(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガス流れの高温域へ熱回収器を配置し、熱回収器で冷却されたガス流れの低温域に再加熱器を配置し、前記熱回収器と再加熱器とにそれぞれ設けられる伝熱管内の熱媒が循環する一対の連絡ラインで連絡し、連絡ラインに熱媒を加熱する熱媒ヒータと熱媒ヒータの蒸気ドレンの顕熱を冷却水として回収するドレンクーラをそれぞれ設けたガスガス熱交換装置において、
連絡ライン中の熱媒の一部をドレンクーラをバイパスさせるバイバスラインを一対の連絡ライン間に設け、該バイバスラインにバイパス流量調整用バルブを設けたことを特徴とするガスガス熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスガス熱交換装置に関し、特に排煙処理システムの湿式脱硫装置出口のボイラ等の排ガスを再加熱するのに好適なガスガス再加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な排煙処理システムの系統を図２、図３に示す。図２に示す排煙処理システム（Ａ）ではボイラ１から排出される排ガスは脱硝装置２に導入され、排ガス中の窒素酸化物が除去された後、空気予熱器３においてボイラ１へ供給される燃焼用空気と熱交換される。排ガスは電気集塵機４で排ガス中のばいじんの大半が除去された後、誘因ファン５により昇圧される。
【０００３】
その後、ＧＧＨ熱回収器１１に導入され、熱回収された後、湿式脱硫装置６に導入され、気液接触により排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）が除去される。湿式脱硫装置６において飽和ガス温度にまで冷却された排ガスは、脱硫ファン７により昇圧され、ＧＧＨ再加熱器１３により昇温されて、煙突８より排出される。
【０００４】
図３に示す排煙処理システム（Ｂ）ではボイラ１から排出される排ガスは脱硝装置２に導入され、排ガス中の窒素酸化物が除去された後、空気予熱器３においてボイラ１へ供給される燃焼用空気と熱交換される。
【０００５】
その後、排ガスはガスガス熱交換機（以下ＧＧＨと記す）の熱回収器１１に導入されて熱回収された後、電気集塵機４で排ガス中のばいじんの大半が除去される。排ガスは誘因ファン５により昇圧されて湿式脱硫装置６に導入され、気液接触により排ガス中のＳＯｘが除去される。湿式脱硫装置６において飽和ガス温度にまで冷却された排ガスは、脱硫ファン７により昇圧され、さらにＧＧＨ再加熱器１３により昇温されて煙突８より排出される。
【０００６】
図３に示す排煙処理システム（Ｂ）は図２に示す排煙処理システム（Ａ）の電気集塵機４をＧＧＨ熱回収器１１の後流側に移設した配置構成であり、電気集塵機４での処理ガス温度が低くなるため、煤塵の電気抵抗が下がり、図２に示す排煙処理システム（Ａ）に比べてばいじん除去性能が高い特徴を備えている。近年では煤塵排出規制がより厳しくなってきているため、図３に示す排煙処理システム（Ｂ）の方が主流となりつつある。
【０００７】
前述の従来のＧＧＨの系統を図４に示す。ＧＧＨの系統はＧＧＨ熱回収器設置部ダクト５１に設けられたＧＧＨ熱回収器１１内のＧＧＨ熱回収器伝熱管１２とＧＧＨ再加熱器設置部ダクト５３に設けられたＧＧＨ再加熱器１３内のＧＧＨ再加熱記伝熱管１４を一対の連絡配管１５−１、１５−２で連絡し、熱媒循環ポンプ１６により熱媒を循環させる系統となっている。ここでＧＧＨ熱回収記伝熱管１２、ＧＧＨ再加熱器伝熱管１４には通常熱交換効率を向上させるために、フィンチューブ等が用いられている。
【０００８】
また、ＧＧＨ熱回収器１１の出口排ガス温度を制御するために、ＧＧＨ熱回収器熱媒バイパスライン１７が設けられ、ＧＧＨ熱回収器出口排ガス温度計３２の信号により、ＧＧＨ熱回収器１１の出口排ガス温度が設定値以上となるように、熱媒循環流量調整弁４０、熱媒バイパス量調整弁４１の開度が調整され、熱交換量が制御されている。また、様々な運転に対応させるため、連絡配管１５−２には熱媒の膨張を吸収する目的で熱媒タンク１８が設置される。
【０００９】
一方、ＧＧＨ再加熱記１３の出口排ガス温度を設定値以上にするために、または熱媒最低温度を設定値以上にするために、熱媒ヒータ１９がＧＧＨ熱回収器１１の伝熱管１２の出口側の連絡配管１５−１に設置されている。
【００１０】
熱媒ヒータ１９にはＧＧＨ再加熱器１３の出口排ガス温度計３４やＧＧＨ熱回収器入口媒体温度計３６の信号に応じて、ＧＧＨ熱媒ヒータ１９に供給する蒸気を通す蒸気供給配管２２に設けられた蒸気供給量調整弁４２の開度を調整し、連絡配管１５−１内の熱媒温度加熱用の蒸気が供給される。
【００１１】
熱媒ヒータ１９に供給された蒸気は熱媒と熱交換し、蒸気潜熱が回収されて飽和ドレンとなり、熱交換器（以下、ドレンクーラと記す）２０に回収される。ドレンクーラ２０は連絡配管１５−２に介設され、ドレンクーラ２０に集められた飽和ドレンは連絡配管１５−２内の熱媒と再度熱交換されてドレンの顕熱を回収することでドレン温度を下げ、発電プラントで再利用するため熱媒ヒータドレンポンプ２１により熱媒ヒータドレン配管２５を経由して回収先に返送される。
【００１２】
また、排ガスＧＧＨ熱回収器設置部ダクト５１のＧＧＨ熱回収器１１入口側にはＧＧＨ熱回収器入口排ガス温度計３１が設けられ、ＧＧＨ再加熱器設置部ダクト５３のＧＧＨ再加熱器入口側にはＧＧＨ器再加熱器入口排ガス温度計３３が設けられ、ＧＧＨ熱回収器入口側の連絡配管１５−１の熱媒循環ポンプ１６の出口側には熱媒循環ポンプ出口熱媒温度計３５が設けられ、熱媒循環流量調整弁４０の開度調整に利用される。また、連絡配管１５−１の複数箇所に温度計３７、３８、３９を設ける。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示すＧＧＨ系統においてドレンクーラ２０で顕熱回収される蒸気ドレン量はプラント条件により多少の差はあるが通常２０〜４０ｔ／ｈであり、また温度は８０℃〜８５℃となることが要求される。一方、熱媒の循環量はプラントの規模及び条件により若干の相違はあるが、１，０００ＭＷの発電プラントにおいては約１，３００ｍ３／ｈ程度となる。
【００１４】
このような条件でドレンクーラ２０を設計する場合、２０〜４０ｔ／ｈのドレンの温度を８０℃乃至８５℃にするために必要な伝面（チューブ本数）より約１，３００ｍ３／ｈの媒体を流す条件の方が支配的となる。
【００１５】
つまり、従来系統のように冷却水として熱媒の全量（約１，３００ｍ３／ｈ）をドレンクーラ２０に流す場合には、ドレンクーラ２０内に設置するチューブ内流速を適正な流速（１〜２ｍ／ｓ）とするために必要以上に外径又はチューブ本数等が大きなドレンクーラ２０となっていた。
【００１６】
本発明の課題は、初期の目的であるドレン温度を８０℃乃至８５℃にするに必要最小限の大きさ（伝面）となるドレンクーラを設置したＧＧＨシステムを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するには、ドレンクーラに全量の熱媒が冷却水として使用されないようにドレンクーラをバイパスさせるライン及びそのバイパスラインに流量調整用バルブを設置することによって達成される。
【００１８】
すなわち、本発明は高温ガス流れの高温域へ熱回収器を配置し、熱回収器で冷却されたガス流れの低温域に再加熱器を配置し、前記熱回収器と再加熱器とにそれぞれ設けられる伝熱管内の熱媒が循環する一対の連絡ラインで連絡し、連絡ラインに熱媒を加熱する熱媒ヒータと熱媒ヒータの蒸気ドレンの顕熱を冷却水として回収するドレンクーラをそれぞれ設けたガスガス熱交換装置において、連絡ライン中の熱媒の一部をドレンクーラをバイパスさせるバイバスライン一対の連絡ライン間に設け、該バイバスラインにバイパス流量調整用バルブを設けたガスガス熱交換装置である。
【００１９】
【作用】
本発明において、ドレンクーラのバイパスラインを設けることによってドレンクーラに全量の熱媒を流さないため、ドレンタンクを必要以上に大きく設計する必要がない。つまり初期の目的である、蒸気ドレン温度を低くする（８０℃乃至８５℃）に必要最小限の媒体（冷却水）を流すことができるので、ドレンクーラのコンパクトな設計が可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態になるＧＧＨ系統を図１に示す。図１に示すＧＧＨ系統は図４に示すＧＧＨ系統に、ドレンクーラ２０をバイパスする連絡配管１５−３と該連絡配管１５−３に流量調整用のバルブ２６を加えたものであり、その他の構成は図４に示すものと同一である。
【００２１】
ＧＧＨの系統は、ＧＧＨ熱回収器１１内のＧＧＨ熱回収器伝熱管１２、及びＧＧＨ再加熱器１３内のＧＧＨ再加熱器伝熱管１４を連絡配管１５−１と１５−２で連絡し、熱媒循環ポンプ１６により熱媒を循環させる系統となっている。ここでＧＧＨ熱回収器伝熱管１２とＧＧＨ再加熱器伝熱管１４には通常熱交換率を向上させるために、フィンチューブ等が設けられている。
【００２２】
また、ＧＧＨ熱回収器１１出口排ガス温度を制御するために、ＧＧＨ熱回収期入口側の連絡配管１５−１とＧＧＨ熱回収器出口側の連絡配管１５−２を接続するＧＧＨ熱回収器熱媒バイパスライン１７が設けられ、ＧＧＨ熱回収器出口排ガス温度計３２の信号により、ＧＧＨ熱回収器１１の出口排ガス温度が設定値以上となるように、熱媒循環流量調整弁４１の開度が調整され、熱交換量が制御されている。
【００２３】
また、様々な運転に対応させるため、熱媒循環ラインである連絡配管１５−２には熱媒の膨張を吸収する目的で熱媒タンク１８が設置される。
【００２４】
一方、ＧＧＨ再加熱器１３の出口排ガス温度を設定値以上にするため及び熱媒最低温度を設定値以上にするために、熱媒ヒータ１９がＧＧＨ熱媒回収器伝熱管１２の出口連絡配管１５−１に設置されており、熱媒ヒータ１９には、ＧＧＨ再加熱器出口排ガス温度計３４やＧＧＨ熱回収器入口媒体温度計３６の信号に応じて、ＧＧＨ熱媒ヒータ蒸気供給量調整弁４２の開度を調整し、熱媒温度加熱用の蒸気が供給される。
【００２５】
熱媒ヒータ１９に供給された蒸気は熱媒と熱交換し、蒸気潜熱が回収されて飽和ドレンとなり、ドレンクーラ２０に回収される。ドレンクーラ２０は連絡配管１５−２の中間部に設置され、ドレンクーラ２０に集められた飽和ドレンは熱媒と再度熱交換されてドレンの顕熱を回収することでドレン温度を下げ、発電プラントで再利用するため熱媒ヒータドレンポンプ２１によって回収先に返送される。
【００２６】
また、図４のシステムと同様に、排ガスＧＧＨ熱回収器入口排ガス温度計３１、ＧＧＨ器再加熱器入口排ガス温度計３３及び熱媒循環ポンプ出口熱媒温度計３５が設けられ、熱媒循環流量調整弁４０の開度調整に利用される。
【００２７】
ここで、本発明によるドレンクーラ２０の熱媒出／入口を連絡する配管、つまりドレンクーラ２０をバイパスする連絡配管１５−３と該連絡配管１５−３に流量調整用のバルブ２６を設置し、熱媒を冷却水として必要なだけドレンクーラ２０に流すことができる。
【００２８】
こうして、ＧＧＨで使用する蒸気ドレンの回収温度を設定値以下に下げ、またドレンクーラ２０の大きさ（チューブ本数、外径等）をコンパクトにできる。
【００２９】
１，０００ＭＷクラスのボイラプラントにおけるＧＧＨシステムでのドレンタンク（ドレンクーラ）２０の本発明と従来技術との比較を下記の表１に示す。
【００３０】
【表１】
0003776641.tif 000002
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＧＧＨで使用する蒸気ドレンの回収温度を設定値以下に下げることができると共にドレンタンクの大きさ（チューブ本数、外径等）をコンパクトにでき経済的な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態のＧＧＨ系統を示す図である。
【図２】  一般的な排煙処理システムの一例（Ａ）を示す図である。
【図３】  一般的な排煙処理システムの一例（Ｂ）を示す図である。
【図４】  従来のＧＧＨ系統を示す図である。
【符号の説明】
１  ボイラ                      ２  脱硝装置
３  空気予熱器                  ４  電気集塵器
５  誘因ファン                  ６  湿式排煙脱硫装置
７  脱硫ファン                  ８  煙突
１１  ＧＧＨ熱回収器            １３  ＧＧＨ再加熱器
１５−１、１５−２  連絡配管    １５−３  バイパス連絡配管
１６  熱媒循環ポンプ
１７  ＧＧＨ熱回収器熱媒バイパスライン
１８  熱媒タンク                １９  熱媒ヒータ
２０  ドレンクーラ              ２１  熱媒ヒータドレンポンプ
２２  熱媒ヒータ蒸気供給配管    ２５  熱媒ヒータドレン配管
２６  ドレンタンク流量調整バルブ
３１  ＧＧＨ熱回収器入口排ガス温度計
３２  ＧＧＨ熱回収器出口排ガス温度計
３３  ＧＧＨ再加熱器入口排ガス温度計
３４  ＧＧＨ再加熱器出口排ガス温度計
３５  熱媒循環ポンプ出口熱媒温度計
３６  ＧＧＨ熱回収器入口熱媒温度計
３７  ＧＧＨ熱回収器出口熱媒温度計
３８  熱媒ヒータ入口温度計      ３９  熱媒ヒータ出口温度計
４０  熱循環量調整弁            ４１  熱媒バイパス量調整弁
４２  熱媒ヒータ蒸気供給量調整弁
５１  ＧＧＨ熱回収器設置部ダクト
５３  ＧＧＨ再加熱器設置部ダクト
【図１】
0003776641.tif 000003
【図２】
0003776641.tif 000004
【図３】
0003776641.tif 000005
【図４】
0003776641.tif 000006