JP2002317919A

JP2002317919A - 熱交換装置

Info

Publication number: JP2002317919A
Application number: JP2001120931A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Watanabe; 正彦渡辺
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】第１流体が通過する第１流路と、第１流体と
熱交換する第２流体を流すために第１流路内に貫通配置
された管群を含む第２流路と、管群の外表面上に堆積し
た付着物を定期的に除去する洗浄手段とを備えた熱交換
装置において、エネルギーが浪費され難く、且つ、第１
流体に必要な流路が確実に確保されるように、洗浄手段
が第１流体にとって必要な流路を確保するために必要十
分な運転をさせることが可能な熱交換装置を提供する。【解決手段】熱交換装置６の前後での第１流体の圧力
損失など、付着物の量と所定の相関関係を有する指標値
を判定する判定機構３３と、判定機構による指標値の判
定結果に基づいて、洗浄手段３１の作動状態を設定変更
する制御機構を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１流体が通過す
る第１流路と、第１流体と熱交換する第２流体が流れ、
前記第１流路内に貫通配置された管群を含む第２流路
と、前記管群の外表面上に堆積した付着物を定期的に除
去する洗浄手段とを備えた熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような熱交換装置として、例えば、
ゴミ焼却炉などの焼却施設で発生する廃ガスの熱エネル
ギーを利用した過熱器が知られている。この過熱器は、
第１流体をなす高温の廃ガスが流れる煙道（第１流路の
一例）と、前記煙道内に貫通配置された管群（第２流路
の一例）とを主な構成要素としており、例えば、煙道の
上流に配置されたボイラ胴部で形成される蒸気が、第２
流体として前記管群に導かれて、ここで管群の周囲を流
下する廃ガスとの熱交換によって過熱され、過熱蒸気と
なる。得られた過熱蒸気は、蒸気タービンその他の熱利
用施設に送られて有効に利用される。

【０００３】また、管群は、煙道を流れる廃ガスとの高
い熱交換効率を得るために、管群の単位内部容積に対し
て出来るだけ大きな伝熱面を有するよう多数の小径の管
で構成され、これらの多数の管どうしが、廃ガスの流路
として必要な間隙を形成しながら密集配置されている。

【０００４】ところで、このような過熱器の運転中に
は、これらの管群の外表面に、廃ガスに含まれる飛灰や
煤などの高融点物質が付着する現象が見られる。そし
て、運転期間は通常長期間にわたるため、放置して運転
を継続すればこれらの付着物の堆積量が次第に増すため
に、廃ガスの流路が次第に狭まり、場合によっては、廃
ガスを吸引するために設けられた吸引ファンのモータに
過電流が流れたり、前記吸引によって保たれるべき焼却
炉内の負圧が保持不能となって炉外へ火炎が吹出す等の
事態が考えられる。そのため、廃ガスに必要な流路を確
保する目的で管群の外表面に堆積した付着物を除去する
洗浄手段が考案され、これによって管群を定期的に洗浄
する操業方法が知られている。尚、洗浄手段の例として
は、過熱器で得られた過熱蒸気の一部を管群を構成する
各管体の外周に吹き付けるスートブロワが知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来はこのよ
うなスートブロワなどの洗浄手段は、単に、一定のイン
ターバルで実施され、このインターバルも、互いに規模
や運転条件の異なる焼却施設毎に試行錯誤で決められる
のみであったため、不要なエネルギーが消費される虞が
あった。具体的には、例えば、洗浄手段が前述のスート
ブロワからなる場合であれば、付着物の堆積量に比して
必要以上に多量の過熱蒸気が消費されるため、蒸気ター
ビン等の熱利用施設による熱回収率が低下してしまう等
の問題である。或いは、逆に、付着物の堆積量に比して
吹き付ける過熱蒸気の量が不足したために、付着物が十
分に除去できず、廃ガスに必要な流路が確保されないと
いう問題が生じる場合もあった。

【０００６】したがって、本発明の目的は、上に例示し
た従来技術による熱交換装置の持つ前述した欠点に鑑
み、洗浄操作によってエネルギーが浪費され難く、同時
に、第１流体（例えば、廃ガス）にとって必要な流路が
より確実に確保されるように、洗浄手段に対して、第１
流体に必要な流路を確保するために必要十分な運転をさ
せることが可能な熱交換装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る熱交換装置は、特許請求の範囲の欄の
請求項１から７に記された特徴構成を備えている。

【０００８】すなわち、本発明の請求項１による熱交換
装置は、前記付着物の量と所定の相関関係を有する指標
値を判定する判定手段と、前記判定手段による前記指標
値の判定結果に基づいて、前記洗浄手段の作動状態を設
定変更する第１制御手段とが設けられていることを特徴
構成としている。

【０００９】このような特徴構成を備えているために、
本発明の特許請求の範囲の請求項１による熱交換装置で
は、洗浄手段の作動状態（例えば、洗浄手段を運転する
時間的なインターバル、或いは、洗浄手段の１回当りの
連続運転時間）が、付着物の量を間接的に代表する指標
値の大きさに応じて設定変更されるので、結果的に、い
わば洗浄手段の作動率を付着物の量の多少に対応させる
ことになり、洗浄手段に対して、第１流体に必要な流路
を確保するために必要で且つ十分な運転をさせることが
可能となる。その結果、不要なエネルギーが消費され難
くなり、同時に、第１流体に必要な流路もより確実に確
保される。具体的には、第１制御手段は、判定手段によ
って判定された指標値が或る範囲の設定値に達したら洗
浄手段を運転させるなどの制御を行っても良い。

【００１０】尚、より具体的には、前記第１制御手段
は、前記判定手段による前記指標値の判定結果を所定の
参照値と比較する操作を介して、推定される前記付着物
の量を導出する付着量導出手段と、前記付着量導出手段
によって導出された前記付着物の量に基づいて、前記洗
浄手段の適切な作動状態を設定する設定手段とを含む構
成とすることができる。すなわち、付着量導出手段とし
ては、例えば、判定手段によって得られた指標値の判定
結果から、現在の付着物の量を導出できるように、予め
実験等から求められたルックアップテーブル或いは算出
式とすれば良い。

【００１１】前記指標値は、前記管群の少なくとも一部
を挟んで前記第１流路内における前記第１流体の上流側
と下流側に位置する所定の２点間での圧力差であり、前
記判定手段は前記所定の２点間の差圧を測定する差圧測
定手段を含む構成とすることができる。すなわち、過熱
器の操業状態を考察すると、管群の外表面に対する付着
物の堆積量が増えるほど、管群の周囲を通り抜ける廃ガ
スに与えられる流路は狭くなるので、第１流路内を流れ
る第１流体の流れに沿って離間した２点間での圧力差が
増大する傾向が見られるとの知見が得られている。そこ
で、この知見を利用して、これらの２点間での差圧、言
い換えれば、管群と管群上の付着物による圧力損失値
を、前記付着物の量と所定の相関関係を有する指標値と
して取り扱うことができ、第１制御手段は、この差圧の
如何に応じて、洗浄手段の作動状態を設定変更すること
ができる。

【００１２】前記指標値は、前記第２流路内の上流側と
下流側に位置する所定の２点の間に見られる前記第２流
体の温度差であり、前記判定手段は前記所定の２点に設
けられた温度測定手段を含む構成とすることができる。
すなわち、管群の外表面に対する付着物の堆積量が増え
るほど、管群に設けられた伝熱面での熱交換効率は低下
するので、第２流路内の上流側と下流側に位置する所定
の２点の間に見られる前記第２流体の温度差が小さくな
るとの知見が得られている。そこで、この知見を利用し
て、これらの２点間での温度差を、前記付着物の量と所
定の相関関係を有する指標値として取り扱うことがで
き、第１制御手段は、この温度差の如何に応じて、洗浄
手段の作動状態を設定変更することができる。

【００１３】前記管群は、前記第２流体を前記第１流体
によって加熱するために設けられており、さらに、前記
管群の少なくとも一部を通過後の前記第２流体の温度を
測定する温度測定手段と、前記第２流体を冷却するため
に前記第２流路内に第３流体を注入する第３流路と、前
記第３流体の流量を調整可能な調整弁と、前記温度測定
手段によって測定される前記第２流体の前記温度を所定
値以下に保持するべく前記調整弁の開度を調整する制御
手段とを有し、前記指標値は、前記第３流体の現在の流
量であり、前記判定手段は、前記調整弁の前記開度を読
み取るセンサを含む構成とすることができる。すなわ
ち、このような構成では、管群の外表面に対する付着物
の堆積量が増えるほど、管群に設けられた伝熱面での熱
交換効率は低下する、言い換えれば、第１流体による第
２流体の加熱効率は低下し、第２流体の温度自身も低温
に保持される傾向が生じるので、必然的に、第２流体の
温度を所定値以下に保持するために用意されている第３
流体の流量も比較的少な目で済むことになる。そこで、
この関係を利用して、第３流体の現在の流量を、前記付
着物の量と所定の相関関係を有する指標値として取り扱
うことができ、第１制御手段は、調整弁の開度を検知す
るセンサを介して判定される第３流体の現在の流量の大
小に応じて、洗浄手段の作動状態を設定変更することが
できる。

【００１４】前記指標値は、所定期間内に前記第１流路
を通過する前記第１流体の流量の累積値であり、前記判
定手段は、前記第１流路を通過する前記第１流体の流量
を測定する流量計と、前記所定期間内に前記第１流路を
通過した前記第１流体の流量を積算して前記累積値を算
出する積算手段とを含む構成とすることができる。すな
わち、管群の外表面に蓄積される付着物は、第１流路を
通過する第１流体によってもたらされる物質であるか
ら、付着物の蓄積量は、第１流路を通過する第１流体の
量に応じて増大すると考えられる、すなわち、所定期間
内に第１流路を通過する第１流体の流量の累積値は、そ
の所定期間内に管群の外表面に蓄積される付着物の量の
目安の機能を果たすことになる。そこで、この関係を利
用して、所定期間内に第１流路を通過する第１流体の流
量の累積値を、前記付着物の量と所定の相関関係を有す
る指標値として取り扱うことができ、第１制御手段は、
所定期間内に第１流路を通過する第１流体の流量の累積
値の大小に応じて、洗浄手段の作動状態を設定変更する
ことができる。

【００１５】本発明によるその他の特徴および利点は、
以下図面を用いた実施形態の説明により明らかになるで
あろう。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明による熱交換装置について
以下に図面を参照しながら解説する。図１は、本発明に
よる熱交換装置の一実施形態としての過熱器を備えたゴ
ミ焼却炉を示す。

【００１７】（ゴミ焼却炉の全体的構成）このゴミ焼却
炉１は、被焼却物としてのゴミを投入するためのホッパ
ー２と、投入されたゴミを、乾燥、燃焼、後燃焼の各工
程を経て焼却する燃焼室３とを備えている。燃焼室３の
上部からは、燃焼室３で発生する高温の廃ガスを最終段
の煙突１０に向けて導く煙道４が延びている。煙道４
は、燃焼室３側から上方に延びた第１煙道４ａ、第１煙
道４ａの上端から下に延びた第２煙道４ｂ、および、第
２煙道４ｂの下端から再び上方に延びた第３煙道４ｃか
らなり、第３煙道４ｃから更に下流に排出された廃ガス
は、節炭器７を備えた下流側煙道４ｄを介して、集塵用
のバグフィルタ８へ送られ、白煙化防止装置９を経て煙
突１０から大気放出される。

【００１８】そして、第１煙道４ａと第２煙道４ｂの上
方には、主に第１煙道４ａと第２煙道４ｂを流れる廃ガ
スの熱によって蒸気を生成する廃熱ボイラの汽水ドラム
５が配置されている。また、第３煙道４ｃ（第１流路の
一例）には、前記廃熱ボイラの汽水ドラム５から取出さ
れた蒸気を、燃焼室３から流れてくる廃ガス（第１流体
の一例）の熱によって過熱するための過熱器６が設けら
れている。尚、節炭器７では、前記廃熱ボイラに供給さ
れる水の予熱が行われる。過熱器６で得られた過熱蒸気
は、高圧蒸気溜め１１に送られる。高圧蒸気溜め１１内
に蓄積された過熱蒸気の一部は蒸気タービン１３に送ら
れ、過熱蒸気の有する熱エネルギーの一部は、蒸気ター
ビン１３に連結された発電機１４によって電気エネルギ
ーに変換される。蒸気タービン１３から排出される膨張
後の蒸気は、復水器１５によって復水され、大気開放型
の復水タンク１６に蓄積される。復水タンク１６に貯留
された水は、返送流路に備えられたポンプ１７を介して
脱気器１８に導かれ、この脱気器１８から節炭器７を経
て廃熱ボイラの汽水ドラム５に戻される。

【００１９】また、高圧蒸気溜め１１内に蓄積された過
熱蒸気の残りの一部は、蒸気路２１を介して、燃焼空気
予熱器２０に送られる。燃焼空気予熱器２０にて過熱蒸
気の熱によって予熱された空気は、一次燃焼空気として
焼却炉１の燃焼室３に供給される。燃焼空気予熱器２０
で冷却・復水された水は脱気器１８に導かれる。さら
に、高圧蒸気溜め１１には、減圧弁２２を介して低圧蒸
気溜め１２が接続されており、低圧蒸気溜め１２内に蓄
積された蒸気の保有する熱は、熱交換器１９によって取
出されて白煙防止装置９、或いは、例えば焼却施設外の
温室用等と言った熱利用施設に送られて利用される。
尚、低圧蒸気溜め１２から送られた蒸気自身は熱交換器
１９にて復水化され、復水タンク１６に戻される。

【００２０】（過熱器の構成）図２に示すように、第３
煙道４ｃに配置された過熱器６は、主に、第３煙道４ｃ
内の最上部付近に相当する廃ガスの下流側端部から上流
側に向かって、廃ガスの流れに沿って配置された３つの
過熱器、すなわち、第１過熱器６ａ、第２過熱器６ｂ、
第３過熱器６ｃとからなり、いずれの過熱器６も、耐熱
ステンレス鋼やインコネル等で形成された多数本の長い
細管２４（管群の一例）で構成されている。これらの各
細管２４は、第３煙道４ｃの流路を横断するように炉の
軸芯方向に沿って水平に延びた直管部と、上下に隣接す
る直管部どうしを第３煙道４ｃの壁際で連結するベンド
管部とからなる。第１過熱器６ａと第２過熱器６ｂで
は、汽水ドラム５から導かれた蒸気が、細管２４の直管
部を通過することで廃ガス流路を横断しながら、次第に
下方（第３煙道４ｃの上流側）に移動する対向流となる
ように配管されている。他方、第３過熱器６ｃでは、蒸
気が廃ガス流路を横断しながら、次第に上方（第３煙道
４ｃの下流側）に移動する並行流となるように配管され
ている。

【００２１】尚、細管２４の配管構成を、細管２４内を
通過する蒸気の流れ方向が判るようにより具体的に説明
すると、第１と第２過熱器６ａ，６ｂを構成している多
数の細管２４は、第３煙道４ｃ外に水平に延びるように
配置された上下一対の元管２５，２５の上側の元管２５
の側面から互いに平行に延び、第３煙道４ｃ内で多数回
にわたって蛇行した後で下側の元管２５の側面に戻って
いる。他方、第３過熱器６ｃを構成している多数の細管
２４は、上下一対の元管２５，２５の下側の元管２５の
側面から延び、第３煙道４ｃ内で多数回にわたって蛇行
した後で上側の元管２５の側面に戻り、ここから、高圧
蒸気溜め１１に接続されている。

【００２２】（蒸気過熱低減器の構成）ところで、高圧
蒸気溜め１１に供給される過熱蒸気の温度が過度に上昇
することを防止するために、過熱器６には、蒸気過熱低
減器２７が設けられている。これは、高圧蒸気溜め１１
を急激な温度差に基づく有害な熱応力から守るため（メ
タルマッチング）、或いは、高圧蒸気溜め１１に一旦貯
留された蒸気を利用する熱利用施設への温度上の適応の
ために設けられている。この実施形態では、蒸気過熱低
減器２７は、第３過熱器６ｃから出て行く過熱蒸気が所
定温度になるように細管２４または元管２５内に冷却水
（第３流体の一例）を注入する注水機構からなる。前記
注水機構は、第２過熱器６ｂの上流側の元管２５に冷却
水を注入するための第１注水管２８ａ、第３過熱器６ｃ
の上流側の元管２５に冷却水を注入するための第２注水
管２８ｂ、第１と第２注水管２８ａ，２８ｂの各経路上
に配置された第１と第２流量制御弁２９ａ，２９ｂ（調
整弁の一例）、および、第２過熱器６ｂの下流側の元管
２５内と第３過熱器６ｂの下流側の元管２５内とにそれ
ぞれ設置された第１と第２温度センサ３０ａ，３０ｂ
（温度測定手段の一例）を有する。第１流量制御弁２９
ａの開度は、第１温度センサ３０ａによって検出される
過熱蒸気の温度が約３７０℃になるように、また、第２
流量制御弁２９ｂの開度は、第２温度センサ３０ｂによ
って検出される過熱蒸気の温度が約４００℃になるよう
に、それぞれ制御装置（不図示）によって制御される。

【００２３】（スートブロワの構成）一般に、煙道４内
に位置している細管２４の外表面には、一般の煤と場合
によってダイオキシンとを含む飛灰等が付着物として数
ミリメートルを超える厚さで蓄積する傾向が見られるの
で、過熱器６には、この付着物を定期的に除去するため
のスートブロワが設けられている。この実施形態では、
前記スートブロワは、過熱器６で得られた過熱蒸気の一
部を細管２４の外表面に吹き付けるために第３煙道４ｃ
外から横向きに延びたブローパイプ３１で構成されてい
る。図３に示すように、ブローパイプ３１は、第１過熱
器６ａの上端面の上に隣接した高さで前記直管部の長手
方向の中央付近に配置された第１ブローパイプ３１ａ、
第１過熱器６ａと第２過熱器６ｂの中間に相当する高さ
で前記直管部の長手方向に沿って互いに離間した２点に
配置された第２と第３ブローパイプ３１ｂ，３１ｃ、第
２過熱器６ｂと第３過熱器６ｃとの中間に相当する高さ
で前記直管部の長手方向に沿って互いに離間した２点に
配置された第４と第５ブローパイプ３１ｄ，３１ｅ、第
３過熱器６ｃの下端面の下に隣接した高さで前記直管部
の長手方向に沿って互いに離間した２点に配置された第
６と第７ブローパイプ３１ｆ，３１ｇの合計７本が設け
られている。

【００２４】個々のブローパイプ３１は、先端にノズル
ヘッドを備えた耐熱合金製であり、前記ノズルヘッドに
は、噴射角度が互いに異なる複数の噴霧ノズル（開口）
が形成されている。これらの噴霧ノズルからは、過熱器
６で得られた過熱蒸気を、調整弁３２によって７ｋｇに
減圧した約３７０℃の過熱蒸気が吹出され、細管２４の
外表面を洗浄する。また、ブローパイプ３１は、ブロー
パイプ３１自身を第３煙道４ｃ内の高温環境（通常は６
００℃前後）から保護するために、平常は煙道４外に退
避した状態に置かれており、定期的な洗浄操作の際に
は、過熱蒸気を噴霧しながら、且つ、ブローパイプ３１
の軸芯周りで回転操作されながら、その長手方向に沿っ
て煙道内に別途設定された挿入速度で挿入されること
で、元管２５の長さ方向に沿って配置された多数の細管
２４の全てが、すなわち、最もブローパイプ３１の基端
側に近い細管２４から、最もブローパイプ３１の基端側
から遠い細管２４まで、万遍なく洗浄される。

【００２５】尚、洗浄時には、合計７本のブローパイプ
３１の全てから同時に洗浄用の過熱蒸気が噴霧されるの
ではなく、以下の洗浄プログラムに基づいて行われる。
すなわち、最初に、第６ブローパイプ３１ｆが回転しつ
つ、そして、過熱蒸気を噴霧しつつ挿入され、一番遠い
細管２４への噴霧が終了して、第６ブローパイプ３１ｆ
が退避操作されたら、次に、第７ブローパイプ３１ｇが
同じ要領で操作される。そして、引き続き、同じ要領
で、第４ブローパイプ３１ｄ、第５ブローパイプ３１
ｅ、第２ブローパイプ３１ｂ、第３ブローパイプ３１
ｃ、第１ブローパイプ３１ａの順で１本ずつ噴霧操作さ
れる。尚、第３煙道４ｃ内で比較的に温度条件の緩い位
置に配置されるブローパイプに限っては、ブローパイプ
の本体に必要な耐熱性を備えた材質を選択すれば、洗浄
時以外にも常にブローパイプの本体が煙道４内に挿入さ
れている構成としても良い。この場合には、ブローパイ
プにはその長手方向の略全長にわたって噴霧ノズルを設
けておく必要がある。

【００２６】（スートブロワの作動状態）前記スートブ
ロワの作動状態は、前記制御装置（第１制御手段の一
例）によって設定される。ここでは、前記作動状態と
は、前述した、第７から第１までの各ブローパイプ３１
ｇ〜３１ａを所定の順番に噴霧操作して行く前述の洗浄
プログラムを何時間に一度、或いは、１時間に何回実施
するか、言い換えれば、前記洗浄プログラムを繰り返す
際の時間的なインターバルである。より具体的には、前
記制御装置は、前記洗浄プログラムのためのインターバ
ルを、付着物の量と所定の相関関係を有する指標値を判
定する判定手段と、前記判定手段による前記指標値の判
定結果に基づいて設定する。さらに具体的に言うと、こ
こでは、付着物の量と所定の相関関係を有する指標値
は、第３煙道４ｃ内における廃ガスの上流側と下流側に
位置する所定の２点間、すなわち、図３に示すように、
第３過熱器６ｃの下方に隣接したＡ点と第１過熱器６ａ
の上方に隣接したＢ点に存在する差圧であり、前記判定
手段は、これらＡ点とＢ点の間の差圧（圧力損失値）を
測定する差圧測定器３３（差圧測定手段の一例）からな
る。

【００２７】そして、前記スートブロワの前記制御装置
は、差圧測定器３３による現在の差圧の判定結果を、所
定の参照値と比較する操作を介して、推定される付着物
の量（ここでは、ミリメートル単位で表現される付着物
の平均厚さ）を導出し、かくして導出された付着物の量
に基づいて、洗浄プログラムを繰り返すインターバルを
設定する。このために、前記制御装置は２つのＬＵＴ
（ルックアップテーブル）、すなわち、Ａ、Ｂ２点間の
差圧から付着物の平均厚さを導く第１のＬＵＴと、推定
される付着物厚さから適切な洗浄プログラムのインター
バルを導く第２のＬＵＴとを格納している。すなわち、
付着物厚さが大きくなるに連れてＡ、Ｂ２点間の圧力損
失が高くなるという関係が判明しており、また、洗浄プ
ログラムを繰り返すインターバル短く設定するほど付着
物の洗浄効果は高まることが出願人による実験から判明
しており、これらのＬＵＴは予め実験等から求めて設定
しておくことができる。一例として、付着物が全く無い
状態では、Ａ、Ｂ２点間の圧力損失は５〜１０ｍｍＡｑ
の値を示し、付着物の厚さが増すと圧力損失は約５０ｍ
ｍＡｑの値にまで増大する。勿論、Ａ、Ｂ２点間の差圧
から付着物の平均厚さを導く手段としては、ＬＵＴの代
わりに数式を用いても良い。尚、ここでは、インターバ
ルとは、或る洗浄プログラムの完了時（第１ブローパイ
プ３１ａの噴霧終了）から次回の洗浄プログラムの開始
（第７ブローパイプ３１ｇの噴霧開始）までに設けられ
る空き時間を意味する。すなわち、前記制御装置は、差
圧測定器３３による現在の差圧の判定結果を、所定の参
照値と比較する操作を介して、推定される前記付着物の
量を導出する付着量導出手段の機能と、かくして導出さ
れた前記付着物の量に基づいて、スートブロワによる洗
浄プログラムを繰り返すインターバルを設定する設定手
段の機能を果たす。尚、差圧を測定する基準点となるＡ
点とＢ点は、管群の少なくとも一部を挟んで廃ガスの流
路内における上流側近にＡ点を設置し、第１過熱器６ａ
の中心付近にＢ点を設置する等の変形が可能である。

【００２８】〔別実施形態〕＜１＞上記の実施形態では、前記スートブロワの前記作
動状態は、洗浄プログラムを繰り返す際の時間的なイン
ターバルであった。しかし、洗浄プログラムのインター
バルは指標値の判定結果と無関係に一定としておき、前
記作動状態を、洗浄プログラムの時間長さとしても良
い。より具体的には、１回の洗浄プログラムにおいて各
ブローパイプ３１を噴霧させながら煙道内に挿入する挿
入速度を設定変更する構成にしても良い。すなわち、各
ブローパイプ３１を噴霧させながら煙道内に挿入する挿
入速度を小さく設定するほど付着物の洗浄効果は高まる
ことが出願人による実験から判明している。

【００２９】＜２＞前記指標値は、第１温度センサ３０
ａによって検出される過熱蒸気の温度が約３７０℃にな
るように第１注水管２８ａ内に送られている冷却水（第
３流体の一例）の現在の流量、または、第２温度センサ
３０ｂによって検出される過熱蒸気の温度が約４００℃
になるように、第２注水管２８ｂ内に送られている冷却
水（第３流体の一例）の現在の流量、または、これら第
１と第２注水管２８ａ，２８ｂ内に送られている冷却水
の現在の流量の合計である構成とすることができる。こ
れらの場合、前記判定手段は、第１と第２注水管２８
ａ，２８ｂの各経路上に配置された第１と第２流量制御
弁２９ａ，２９ｂ（調整弁の一例）の開度を読み取るセ
ンサを用いれば良い。すなわち、付着物厚さが大きくな
るに連れて、過熱器６の細管２４を介して行われる熱交
換率は低下するので、細管２４内の過熱蒸気の温度自身
も低温に保持される傾向が生じるので、必然的に、前記
過熱蒸気の温度を所定値以下に保持するために用意され
ている冷却水の流量も比較的少な目で済むことになる。
したがって、第１または第２注水管２８ａ，２８ｂ内の
現在の冷却水の流量が少なければ、付着物厚さが大きい
ことを示すので、洗浄装置の作動状態を高める、言い換
えれば、スートブロワの洗浄プログラムのインターバル
を短くする、乃至は、洗浄プログラムの時間長さを長め
にすれば良いことになる。この場合、第１と第２流量制
御弁２９ａ，２９ｂ（調整弁の一例）の各開度から付着
物の推定量を導く関係を、第１のＬＵＴ（または数式）
として前記制御装置の記憶手段に格納しておけば良い。
第２のＬＵＴ（または数式）については、最初の実施形
態と同一のものを用いれば良い。

【００３０】＜３＞或いは、また、前記指標値は、過熱
器６の細管２４または元管２５（第２流路の一例）内の
上流側と下流側に位置する所定の２点の間に見られる過
熱蒸気（第２流体の一例）の温度差であり、前記判定手
段は前記２点に設けられた温度センサ（温度測定手段の
一例）からなる構成とすることができる。すなわち、細
管２４の外表面上の付着物厚さが大きくなるに連れて過
熱器６の細管２４を介して行われる熱交換率は低下する
ので、前記２点間の過熱蒸気に見られる温度差は次第に
小さくなる傾向があることが判明している。したがっ
て、ここでは、過熱蒸気の温度は、上述したような「過
熱蒸気の温度が一定になるように送られる冷却水」の影
響を受けていない温度である必要がある。そこで、過熱
蒸気の温度差を求めるためのこれらの所定の２点として
は、図４に例示するように、第１過熱器６ａ内の２点
Ｃ，Ｄを選択し、ここに新たな温度センサ３４，３５を
設ければ良い。そして、２つの温度センサ３４，３５の
測定値の差から付着物の推定量を導く関係を、第１のＬ
ＵＴ（または数式）として前記制御装置の記憶手段に格
納しておけば良い。第２のＬＵＴ（または数式）につい
ては、最初の実施形態と同一のものを用いれば良い。

【００３１】＜４＞前記指標値は、所定期間内に煙道
４、または、第３煙道４ｃ（第１流路の一例）を通過す
る廃ガス（第１流体の一例）の流量の累積値であり、前
記判定手段は、煙道４、または、第３煙道４ｃを通過す
る廃ガスの流量を測定する流量計と、前記所定期間内に
前記第１流路を通過した前記第１流体の流量を積算して
前記累積値を算出する積算手段からなる構成とすること
ができる。前記流量計としては、図１に例示したよう
に、バグフィルタ８の上流側に配置されている流量計３
６を用いることができる。

【００３２】＜５＞或いは、前記スートブロワの前記制
御装置が設定変更する作動状態の内容を、前記洗浄プロ
グラムのためのインターバルや洗浄プログラムの時間長
さではなく、もっと単純化して、付着物の量と所定の相
関関係を有する指標値を判定する判定手段と、前記判定
手段による前記指標値の判定結果に基づいて所定の洗浄
プログラムを開始する構成にすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の熱交換装置を備えたゴミ焼却炉を示す略
図

【図２】図１のゴミ焼却炉の過熱器を概略的に示す略図

【図３】図２の過熱器とスートブロワを概略的に示す略
図

【図４】別実施形態による過熱器を概略的に示す略図

【符号の説明】

１焼却炉３燃焼室４煙道５汽水ドラム６過熱器８バグフィルタ１０煙突１１高圧蒸気溜め１３蒸気タービン２４細管（管群）２５元管３１ブローパイプ（スートブロワ、洗浄装置）３３差圧測定器（差圧測定手段）３６流量計（判定手段）２８ａ，２８ｂ注水管２９ａ，２９ｂ流量制御弁３４，３５温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１流体が通過する第１流路と、前記第
１流体と熱交換する第２流体が流れ、前記第１流路内に
貫通配置された管群を含む第２流路と、前記管群の外表
面上に堆積した付着物を定期的に除去する洗浄手段とを
備えた熱交換装置であって、前記付着物の量と所定の相関関係を有する指標値を判定
する判定手段と、前記判定手段による前記指標値の判定
結果に基づいて、前記洗浄手段の作動状態を設定変更す
る第１制御手段とが設けられている熱交換装置。
【請求項２】前記第１制御手段は、前記判定手段によ
る前記指標値の判定結果を所定の参照値と比較する操作
を介して、推定される前記付着物の量を導出する付着量
導出手段と、前記付着量導出手段によって導出された前
記付着物の量に基づいて、前記洗浄手段の適切な作動状
態を設定する設定手段とを含む請求項１に記載の熱交換
装置。
【請求項３】前記指標値は、前記管群の少なくとも一
部を挟んで前記第１流路内における前記第１流体の上流
側と下流側に位置する所定の２点間での圧力差であり、
前記判定手段は前記所定の２点間の差圧を測定する差圧
測定手段を含む請求項１または２に記載の熱交換装置。
【請求項４】前記指標値は、前記第２流路内の上流側
と下流側に位置する所定の２点の間に見られる前記第２
流体の温度差であり、前記判定手段は前記所定の２点に
設けられた温度測定手段を含む請求項１または２に記載
の熱交換装置。
【請求項５】前記管群は、前記第２流体を前記第１流
体によって加熱するために設けられており、さらに、前
記管群の少なくとも一部を通過後の前記第２流体の温度
を測定する温度測定手段と、前記第２流体を冷却するた
めに前記第２流路内に第３流体を注入する第３流路と、
前記第３流体の流量を調整可能な調整弁と、前記温度測
定手段によって測定される前記第２流体の前記温度を所
定値以下に保持するべく前記調整弁の開度を調整する制
御手段とを有し、前記指標値は、前記第３流体の現在の
流量であり、前記判定手段は、前記調整弁の前記開度を
読み取るセンサを含む請求項１または２に記載の熱交換
装置。
【請求項６】前記指標値は、所定期間内に前記第１流
路を通過する前記第１流体の流量の累積値であり、前記
判定手段は、前記第１流路を通過する前記第１流体の流
量を測定する流量計と、前記所定期間内に前記第１流路
を通過した前記第１流体の流量を積算して前記累積値を
算出する積算手段とを含む請求項１または２に記載の熱
交換装置。
【請求項７】前記第１流体は焼却炉にて発生した廃ガ
スからなり、前記第２流体は前記廃ガスの有する熱を熱
源としたボイラで得られた蒸気からなり、前記第２流路
を構成する前記管群は、前記第２流体としての前記蒸気
を前記第１流体としての前記廃ガスによって過熱する過
熱器を構成しており、前記洗浄手段は、前記過熱器を通
過後の前記第２流体の一部を前記管群を構成する各管体
の外周に吹き付けるスートブロワからなる請求項１から
６のいずれか１項に記載の熱交換装置。