JP2008286491A - 熱交換器および熱交換器における塵埃除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱管群の表面に堆積した飛灰などの塵埃を簡単な構成で除去し得る熱交換器における塵埃除去方法を提供する。
【解決手段】ごみ焼却炉から排出される燃焼排ガスのガス排出経路３の途中で且つバグフィルタの上流側位置で設けられた熱交換器５の伝熱管群１２の表面に堆積した飛灰などの塵埃を除去する方法であって、筒状体１１の側壁部から伝熱管群１２の上方に挿入され且つ大気に連通された空気噴出用配管１３に設けられた空気開閉弁１５を開けることにより、バグフィルタ４側の負圧により、空気噴出用配管１３から空気を引き込み、その空気噴出管部１３ａの空気噴出穴１３ｃから空気を噴出させることにより、伝熱管群１２に堆積した飛灰などの塵埃を除去する方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器および熱交換器における塵埃除去方法に関し、特に、伝熱管群の表面に堆積した飛灰などの塵埃を除去し得る熱交換器および熱交換器における塵埃除去方法に関する。

ごみ焼却炉にて発生した燃焼排ガスを排出するガス排出経路には、その燃焼排ガスが有する熱を回収するために熱交換器が設けられているが、燃焼排ガス中には、飛灰などの塵埃が多量に含まれており、この塵埃が熱交換器の伝熱管群の表面に堆積し、熱交換効率が低下してしまう。このため、熱交換器には、伝熱管群に付着した飛灰を除去する飛灰除去装置が設けられている。

従来、この飛灰の除去装置としては、筒状体の内部に配置された伝熱管群に対して噴射ノズルを有する空気導管を移動自在に配置し、そして圧縮エアを噴射させて飛灰などのダストを除去するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）、または伝熱管群の上面にチェーンを配置するとともに、このチェーンを伝熱管群の表面に接触させた状態で水平方向に移動させることにより、その上面に堆積した飛灰を除去するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開平０７−３２４８９３号公報 特開２００４−１６９９７０号公報

しかし、上記従来の構成は、熱交換器内に空気導管が移動自在に配置されたものであり、または熱交換器内でチェーンが移動されるものであり、少なくとも、空気導管またはチェーンを熱交換器内で移動させるための構造が複雑になるとともに設備コストが高くなるという問題がある。

そこで、本発明は、伝熱管群の表面に堆積した飛灰などの塵埃を簡単な構成で除去し得る熱交換器および熱交換器の除去方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る熱交換器は、燃焼炉から排出される燃焼排ガスのガス排出経路の途中に配置されるとともにバグフィルタの上流側位置に設けられる熱交換器であって、
内部に伝熱管群が配置された筒状体の側壁部から、飛灰などの塵埃を除去するための空気噴出穴が複数形成された空気噴出用配管を挿入するとともに、この空気噴出用配管に開閉弁を設けたものである。

また、請求項２に係る熱交換器は、燃焼炉から排出される燃焼排ガスのガス排出経路の途中に配置されるとともにバグフィルタの上流側位置に設けられる熱交換器であって、
内部に且つ上下において伝熱管群が複数配置された筒状体の側壁部から、各伝熱管群の上方位置にて、飛灰などの塵埃を除去するための空気噴出穴が複数形成された空気噴出用配管をそれぞれ挿入するとともに、これら各空気噴出用配管に開閉弁を設け、
さらに上記各開閉弁を上方から下方に向かって順番に制御して空気を噴出させる制御部を具備したものである。

また、請求項３に係る熱交換器は、請求項１または２に記載の熱交換器の伝熱管群の一部の伝熱管の替わりに、空気噴出用配管を配置したものである。
また、請求項４に係る熱交換器は、請求項１乃至３のいずれかに記載の熱交換器の筒状体の側壁部に、伝熱管群を観察し得る観察窓を設けたものである。

さらに、請求項５に係る熱交換器における塵埃除去方法は、燃焼炉から排出される燃焼排ガスのガス排出経路の途中で且つバグフィルタの上流側位置で設けられた熱交換器の伝熱管群の表面に堆積した飛灰などの塵埃を除去する方法であって、
筒状体の側壁部から伝熱管群の上方に挿入され且つ大気に連通された空気噴出用配管に設けられた開閉弁を開けることにより、バグフィルタ側の負圧により、空気噴出用配管から空気を引き込み噴出させて、伝熱管群に堆積した飛灰などの塵埃を除去する方法である。

上記熱交換器および熱交換器における塵埃除去方法によると、熱交換器を構成する筒状体内に、大気に連通された空気噴出用配管を挿入するとともに保守点検時に開閉弁を開くだけで、バグフィルタ側の負圧により、伝熱管群の表面に空気を噴出させることができ、したがって、非常に、簡単な構成でもって、すなわち安価な構成でもって、伝熱管群の表面に堆積している塵埃を除去することができる。言い換えれば、従来のように、空気導管を移動させる必要もなく、またチェーンを伝熱管群上面で移動させる装置などを必要としないので、簡単な構成でもって、伝熱管群上に堆積した粉塵を除去することができる。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る熱交換器および熱交換器における塵埃除去方法を図面に基づき説明する。

まず、本実施の形態に係る熱交換器が具備されたごみ焼却設備の概略構成を、図１に基づき説明する。
図１に示すように、このごみ焼却設備は、大きく分けて、ごみ焼却炉（燃焼炉の一例）１と、このごみ焼却炉１から排出された燃焼排ガス（以下、排ガスという）を大気に放出するための煙突２に導くガス排出経路３とが具備されるとともに、このガス排出経路３の途中には、少なくとも、飛灰などの塵埃を取り除くための集塵装置としてのバグフィルタ４および排ガスを吸引するための誘引送風機７が具備されている。

このバグフィルタ４内（バグフィルタ側）は下流側に配置された誘引送風機７の吸引力により負圧状態にされて、排ガスがフィルタ部分を通過するようにされている。すなわち、誘引送風機７の存在により、上流側の気体が下流側に吸引されるということを意味している。

そして、上記ガス排出経路３の途中、例えばごみ焼却炉１の炉本体の直ぐ下流側には、本発明に係る熱交換器５が複数箇所に配置されている。例えば、上流側から、ガス式空気予熱器５Ａ、白煙防止用空気加熱器５Ｂおよび減温用熱交換器５Ｃが配置されている。なお、ガス式空気予熱器５Ａは、ごみ焼却炉１の燃焼室内に供給される空気を加熱するもので、また白煙防止用空気加熱器５Ｂは一旦冷ました排ガスを送風機６からの空気によりもう一度加熱して水分を気化させるためのもので、さらに減温用熱交換器５Ｃは、排ガスの温度をバグフィルタ４におけるフィルタの耐熱温度以下（例えば、２００℃以下）に下げるためのものである。なお、図１に示すように、バグフィルタ４からの排ガスを煙突２に導くガス排出経路３の途中で且つ誘引送風機７の下流側には、ガス洗浄塔８、脱硝反応塔９などが配置されている。

そして、上述した空気予熱器５Ａ、空気加熱器５Ｂおよび熱交換器５Ｃは、本発明に係る熱交換器に相当するもので、以下、これらを纏めて、熱交換器５と称して説明する。
この熱交換器５は、図２および図３に示すように、ガス排出経路３の途中に設けられた断面が矩形状で且つ所定高さの筒状体（ガス排出経路の外壁部にも相当する）１１と、この筒状体１１の内部で且つ上下複数箇所、例えば上下３箇所に配置された３つの伝熱管群１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）と、これら各伝熱管群１２の上方位置でそれぞれ外方から挿入されるとともに略下半分側の表面に多数の空気噴出穴１３ｃが形成された空気噴出用配管１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）と、一端部がこれら各空気噴出用配管１３の端部にそれぞれ接続されるとともに他端部が大気に連通された空気供給管１４と、上記空気噴出用配管１３の空気供給管１４寄り位置に設けられた空気開閉弁１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）と、少なくとも、これら各空気開閉弁１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを順番に、すなわち排ガスの流れにおける上流側のものから下流側のものに向かって順番に開くように制御する制御部１７とから構成されている。

ところで、上記空気噴出用配管１３は、伝熱管群１２上に伸びる複数本例えば３本の空気噴出管部１３ａと、これら３本の空気噴出管部１３ａの基端部同士を接続するヘッダ部１３ｂとから構成され、また各ヘッダ部１３ｂの端部に空気開閉弁１５が設けられるとともに、各空気噴出管部１３ａの基端側には空気調節弁１６が設けられている。なお、空気噴出穴１３ｃは、空気噴出管部１３ａの略全長に亘って設けられている。

すなわち、空気開閉弁１５の開閉動作により３本の空気導出管部１３ａに対して纏めて空気の供給および停止が行われ、また空気調節弁１６の開度調節により、各空気導出管部１３ａに対して個々に空気の噴出量を調節することができる。

そして、上記空気開閉弁１５は、上述したように、制御部１７により、例えば保守点検時に、順番に、上方から下方に向かって開閉される。なお、上記空気調節弁１６は、伝熱管群１２上での空気噴出管部１３ａからの空気噴出量を、例えば塵埃の堆積具合によって調節するためのもので手動式にされている。

また、上記筒状体１１の適所には、図４に示すように、保守点検用の開口部１１ａが設けられるとともに、この開口部１１ａには開閉扉２１が設けられ、さらにこの開閉扉２１には、内部を観察し得る観察窓２２が設けられている。なお、図４においては、筒状体１１の両側に空気噴出用配管１３を配置したもの、すなわち両側壁部から空気噴出管部１３ａを挿入したものを図示しており、勿論、片側または両側の、いずれから挿入してもよい。

次に、上記熱交換器５における塵埃除去方法について説明する。
ごみ焼却炉１が或る程度の時間でもって稼動すると、当然に、排ガス中に含まれる飛灰などの塵埃が熱交換器５の各伝熱管群１２の表面に堆積（付着ともいえる）することになるが、保守点検時に、以下の手順により、堆積した塵埃が除去される。なお、上述したように、ごみ焼却炉１の稼動中においては、誘引送風機７によりバグフィルタ４側では負圧になっている。

すなわち、制御部１７により、上流側の伝熱管群１２Ａに対応する空気開閉弁１５Ａが所定時間（例えば、５〜１０秒）でもって開かれる。
すると、バグフィルタ４側の負圧により熱交換器５内も負圧になっているため、言い換えれば、誘引送風機７の吸引力（負圧）により、バグフィルタ７内および熱交換器５内が負圧になっているため、他端側が空気供給管１４を介して大気に連通されている空気噴出管部１３ａ内の空気が勢いよく引き出され、伝熱管群１２Ａの表面に噴出されることになり、当該伝熱管群１２Ａの表面に堆積している飛灰などの塵埃が吹き飛ばされる。つまり、塵埃が除去される。勿論、吹き飛ばされた塵埃は、下流側に移動しバグフィルタ４にて取り除かれる。

そして、所定時間経過すると、制御部１７により、その空気開閉弁１５Ａが閉じられた後、今度は、下流側の伝熱管群１２Ｂに対応する空気開閉弁１５Ｂがやはり所定時間でもって開かれ、伝熱管群１２Ｂの表面に堆積している塵埃が除去される。

そして、最下流側の伝熱管群１２Ｃについても、同様に、空気開閉弁１５Ｃが所定時間でもって開かれ、空気噴出管部１３ａから空気が噴出されて、その表面に堆積している塵埃が除去される。勿論、上流側から下流側に向かって、順番に空気を噴出させているのは、塵埃が下流側に移動するからである。

上述したように、上流側から下流側に、順番に、吹き飛ばされた塵埃は、さらに下流側のバグフィルタ４に入り、ここで除去されることになる。
なお、この塵埃除去作業時には、筒状体１１の側壁部に設けられた観察窓２２から内部を観察することができ、例えば内部の空気の噴出状態が適正でない空気噴出管部１３ａがあれば、その部分の空気調節弁１６の開度を手動により調節して、空気の噴出量を適正にすればよい。なお、上記空気調節弁１６の開度の調節についても、自動化することができる。

このように、熱交換器５を構成する筒状体１１内に、大気に連通された空気噴出用配管１３すなわちその空気噴出管部１３ａを挿入するとともに保守点検時に空気開閉弁１５を開くだけで、バグフィルタ４側の負圧により、伝熱管群１２の表面に空気を噴出させることができるので、非常に、簡単な構成でもって、すなわち安価な構成でもって、伝熱管群１２の表面に堆積している塵埃を除去することができる。

言い換えれば、従来のように、空気導管を移動させる必要もなく、またチェーンを伝熱管群上面で移動させる装置などを必要としないので、非常に簡単な構成でもって、伝熱管群１２上に堆積した粉塵を除去することができる。

また、保守点検時にだけしかも数十秒程度の短時間だけ、大気（つまり外気）を導入し噴出させるようにしているので、伝熱管群１２の表面温度が低下することがなく、低温腐食の心配はない。

さらに、筒状体１１に設けられた観察窓２２から内部を覗き、伝熱管群１２での塵埃の堆積状態を見ることができるため、その堆積状態に応じて、その部分またはその近傍に位置している空気噴出管部１３ａに設けられた空気調節弁１６の開度を調節することにより、適正な空気量でもって噴出させることができる。

ところで、上記実施の形態においては、空気噴出用配管を伝熱管群上に挿入するように説明したが、例えば伝熱管群の一部を取り除き、この部分に空気噴出用配管すなわち空気噴出管部を配置するようにしてもよい。

また、上記実施の形態においては、ごみ焼却炉のガス排出経路の途中に設けた熱交換器として説明したが、ごみ焼却炉以外の燃焼炉、例えば溶融炉などからのガス排出経路に設けられる熱交換器にも適用し得る。

本発明の実施の形態に係る熱交換器を用いたごみ焼却設備の概略全体構成を示す図である。 同熱交換器の概略構成を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ矢視図である。 同熱交換器の側面図である。

符号の説明

１ ごみ焼却炉
３ ガス排出経路
４ バグフィルタ
５ 熱交換器
７ 誘引送風機
１１ 筒状体
１１ａ 開口部
１２ 伝熱管群
１３ 空気噴出用配管
１３ａ 空気噴出管部
１３ｂ ヘッダ部
１３ｃ 空気噴出穴
１４ 空気供給管
１５ 空気開閉弁
１６ 空気調節弁
１７ 制御部
２１ 開閉扉
２２ 観察窓

Claims (5)

1. 燃焼炉から排出される燃焼排ガスのガス排出経路の途中に配置されるとともにバグフィルタの上流側位置に設けられる熱交換器であって、
   内部に伝熱管群が配置された筒状体の側壁部から、飛灰などの塵埃を除去するための空気噴出穴が複数形成された空気噴出用配管を挿入するとともに、この空気噴出用配管に開閉弁を設けたことを特徴とする熱交換器。
2. 燃焼炉から排出される燃焼排ガスのガス排出経路の途中に配置されるとともにバグフィルタの上流側位置に設けられる熱交換器であって、
   内部に且つ上下において伝熱管群が複数配置された筒状体の側壁部から、各伝熱管群の上方位置にて、飛灰などの塵埃を除去するための空気噴出穴が複数形成された空気噴出用配管をそれぞれ挿入するとともに、これら各空気噴出用配管に開閉弁を設け、
   さらに上記各開閉弁を上方から下方に向かって順番に制御して空気を噴出させる制御部を具備したことを特徴とする熱交換器。
3. 伝熱管群の一部の伝熱管の替わりに、空気噴出用配管を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 筒状体の側壁部に、伝熱管群を観察し得る観察窓を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 燃焼炉から排出される燃焼排ガスのガス排出経路の途中で且つバグフィルタの上流側位置で設けられた熱交換器の伝熱管群の表面に堆積した飛灰などの塵埃を除去する方法であって、
   筒状体の側壁部から伝熱管群の上方に挿入され且つ大気に連通された空気噴出用配管に設けられた開閉弁を開けることにより、バグフィルタ側の負圧により、空気噴出用配管から空気を引き込み噴出させて、伝熱管群に堆積した飛灰などの塵埃を除去することを特徴とする熱交換器における塵埃除去方法。

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