JP2009139051A - 伝熱管の清掃方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排熱回収用の熱交換器に付着するスス又はダストを、構造的に簡単で汎用材質を用いて安価で、且つスス又はダストの除去効果の大きい除去方法を実現する必要がある。
【解決手段】熱交換器の排出側の温度を計測し、計測した温度が基準値を超えた場合に、熱交換器の上流側の排ガスダクトにブロー用固形物を供給し、熱交換器内の伝熱管内を通過させて、伝熱管に付着したスス又はダストを除去するようにすると共に、固形物として燃焼部で生成された炭化物を用いた。
【選択図】図１

Description

本発明はボイラ等に使用される熱交換器の伝熱管に付着するスス又はダストを清掃するための清掃方法に関する。

高温の排気ガスを熱交換器に供給して、熱交換器でその熱を再利用すると共に、熱交換された排気ガスを大気中に排出する構成のシステムにおいて、熱交換器内の伝熱管の内壁面に排ガス中に含まれる成分が付着して熱交換性能を低下させるという問題がある。

前記問題を解決するため、特許文献１には、高温の廃ガスを流される熱交換器伝熱管の内壁が、廃ガス中に含まれる付着成分の付着により汚れるのを防止する方法であって、高温の廃ガスが流れている熱交換器伝熱管の排出口の側から管内に向って、高圧の不燃性流体を高圧噴射ノズルから間欠的に噴射し、噴射された不燃性流体の吸引力の作用により、上記熱交換器伝熱管内を上流側へ逆流する気流を形成し、上記熱交換器伝熱管の内壁に付着した付着物を吹き払うことを特徴とする熱交換器伝熱管内の汚れ防止方法が開示されている。

また、特許文献２には上部管板と下部管板との間に縦方向に配管された複数の伝熱管内にショット球を落とし込んで、伝熱管内に付着したダストを掻き落とすことからなる、ショット球供給手段を備えた熱交換器の清掃方法において、上部管板上に設けた散気管から気体を上部管板に向けて噴出し、かくして、上部管板上に堆積したダストを吹き飛ばす構成の清掃方法が開示されている。ショット球としては特許文献３に示されるような鋼球が一般に用いられ、回収、散布を繰り返す循環機構になっている。

特開２００４−１３８３６２号公報 特開２０００−１７１１９５号公報 特開２００２−８１８９４号公報

先に示した、特許文献１の方法では、ガスの流れと反対方向に、即ちボイラ伝熱管の出口近辺から蒸気をブローする方法である。伝熱管を通過するガス流速は、ブロー前に比べて、ブローした蒸気分抵抗となり低下する。従って、蒸気のブローによるスス、又は、ダストを吹き飛ばす効果は小さい。

一方特許文献２に示されるショット球を用いる方法は、伝熱管が縦方向になっていて下部にダストと一緒にショット球も回収し、ダストセパレータにて、ショット球と分離して、分離されたショット球を再使用する構成となっている。しかし、ショット球は特許文献３に記載されているように剛球を用いており、その球径を使用する配管径に応じて作成し供給する必要があり、ダストとの分離回収にも工夫を要する。

本発明の目的は、排熱回収用の熱交換器に付着するスス又はダストを、構造的に簡単で汎用材質を用いて安価で、且つスス又はダストの除去効果の大きい除去方法を実現することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、ボイラ伝熱管の上流側の排ガスダクトに直径１ｍｍ〜５ｍｍで、かためかさ密度０．１ｇ／ｃｃ〜０．５ｇ／ｃｃの粒又は粒状の固形物を供給し、ボイラ伝熱管内を通過するときに、固形物が伝熱管壁に衝突し伝熱管に付着したスス又はダストを掻き落すことにより、スス又はダストを除去するものである。固形物として燃焼部で生成された炭化物を用いた。

本発明の清掃方法を用いることで、ダストを含む排気ガスを用いて熱交換する熱交換器の、排気ガスの導通管内に付着するダストを除去することができ、熱交換効率の低下を未然に防止することが可能となる。

以下図面に示す実施例を用いてダスト除去方法を説明する。

図１には本発明を適用した炭化装置を示す。

炭化炉１内部は、仕切り板１２によって、炭化部２と乾留ガス燃焼部３とに区分されている。また炭化部２には、原料粉（例えば、乾燥コーヒー粕）が供給用の原料ホッパ７に適当な方法（例えば空気輸送装置）で搬送され、貯留されている。この貯留された原料粉は、原料ホッパ７に設けられている原料供給用ロータリーバルブ８と原料供給用スクリューフィーダ９を駆動制御することで、炭化炉１内の炭化部２に定期的に供給される。炭化部２の下方にはコーン部２０で仕切られた空間が設けてあり、このコーン部２０には高温ガスを供給するための空気孔２１が複数設けてある。コーン部２０で仕切られた空間には、都市ガスと燃焼空気を混合して燃焼させる炭化バーナ２２から６００〜８００℃の高温ガスが供給される。この高温ガスが、コーン部２０に設けてある空気孔２１から原料粉間を通過して乾留ガス燃焼部３に上昇して行く。この高温ガスは、原料粉を加熱して残留酸素によって部分的に自己燃焼し、６００〜８００℃の高温となる。これにより、原料粉は乾留状態で炭化品になる。炭化された原料粉は炭化品排出用スクリューフィーダ１０及び炭化品排出用ロータリーバルブ１１を介して炭化炉１から排出される。

ところで、本実施例の炭化炉１では、炭化部２の粉面を略同じ状態を保持するように、原料粉の供給量と、生成物である炭化粉の排出量を制御している。このため、図示していないが、所定位置に高温に耐えられる接触式の粉面検出センサを複数設け、その粉面検出センサの出力を、信号ケーブル及び信号接続箱を介して検出器（歪み計）に送り、検出器にて粉面を検出して、その検出値に基づいて供給する原料粉量と排出する炭化粉量とを制御している。

炭化部２で発生した乾留ガスは乾留ガス燃焼部３に上昇し、この乾留ガス燃焼部３で乾留ガス燃焼用空気取入口２３から取込んだ過剰空気によって自己燃焼し、８００℃〜１０００℃の無害化された常温の排ガスとなり、高温排ガスダクト１３を経て排熱回収ボイラ２４（熱交換器と称する場合もある）に送られる。排熱回収ボイラ２４で排ガスは２００℃〜３００℃に急冷され、低温排ガスダクト（排出管）１６によりダストサイクロン１４を経て、排風機１５によって系外に排出される。排熱回収ボイラ２４には排ガスを通す伝熱管２６と熱交換して排ガスを冷却するための冷却水が供給されるように構成してある。熱交換して高温になった冷却水から発生した蒸気は熱交換器２４の外に排出され再利用される。

炭化炉１内の炭化部２には原料粉を均一加熱させるために、また、炭化時に発生するタール分によって原料粉が固着しないように攪拌翼５を設けた攪拌棒４を駆動装置６で回転させることで、攪拌混合する構成となっている。

ところで、熱交換器２４では、その内部に設けてある伝熱管２６内に排ガスを供給・通過させることで、伝熱管周囲に供給された冷却水との間で熱交換している。排ガス中には当然のことながら、ダストやススが含まれている。そのため、伝熱管内を排ガスが通過するときに、その内壁に燃焼ガス（排ガス）中に含まれるダスト等が付着することになる。伝熱管内壁にダスト等が付着すると熱交換効率が低下する。熱交換効率が低下すると、熱交換器２４の出口温度が上昇する。

そのため、制御装置２８において、低温ガスダクト１６に設けてある温度センサ２５が、予め設定した基準温度以上の温度を検出した場合に、ブロー用固形物（炭化物）を収納してある固形物タンク１９からの吸引管１７に設けてあるブロー用固形物吸引弁１８を所定時間開ける。吸引管１７は高温ガスダクト１３に接続されている。また、高温ガスダクト１３内は排風機１５によって吸引されており、大気に比べて１〜３Ｋｐａ圧が低い。このため吸引管１７内も負圧状態となっており、固形物タンク１９内に貯留されたブロー用固形物は吸引管１７を経由して高温ガスダクト１３内に吸引され、熱交換器２４の伝熱管２６を通過して低温ガスダクト１６を経由してダストサイクロン１４にて捕集される。

ブロー用固形物が熱交換器２４の伝熱管２６内を通過するときに、管内は乱流状態となりブロー用固形物が伝熱管壁面に衝突し、このときに伝熱管壁に付着しているダストを掻き取り、除去される。除去されたダストはブロー用固形物と一緒にダストサイクロン１４にて捕集される。

本実施例では炭化装置に本発明を適用した場合について説明している。このため、炭化装置で生産される炭化物をブロー用固形物として使用することで、ブロー用固形物を別に準備する必要がなくなり、安価にダスト等の除去ができるメリットがある。このため、本図には図示していないが、炭化品排出用スクリューフィーダ１０を介して生成物の一部が固形物タンク１９に供給できるように構成してある。

但し、他のシステムや装置に使用する場合、炭化物を用いる必要はなく、固形物は相当直径が１ｍｍ〜５ｍｍ、かためかさ密度が０．１ｇ／ｃｃ〜０．５ｇ／ｃｃの粒又は粒状の物であれば良い。ちなみに、本実施例に用いた炭化物は相当直径が１ｍｍ〜５ｍｍ、かためかさ密度が０．１ｇ／ｃｃ〜０．５ｇ／ｃｃのものであった。

本実施例においては高温ガスダクト１３に設置した温度計２７にて計測した温度が９８０℃の場合の例である。制御装置２０には、熱交換器２４の低温ガスダクト１６に設けてある温度センサ２５の検出値の基準値（設定温度）を２９０℃としている。また、本実施例では、制御装置２８が２９０℃以上の温度を検出するとブロー用固形物吸引弁１８を３０秒間開けるように制御している。温度センサ２５が２９０℃を検出してブロー用固形物吸引弁１８を３０秒間開けて、その間ブロー用炭化物を熱交換器に供給した結果、伝熱管内に付着したダストが除去されて、熱交換効率が向上し、低温ガスダクトに設けた温度センサ２５の検出温度も２０〜４０℃程度低下した。

以上の実施例では、炭化炉１からの排ガスの処理装置を例にして説明したが、その他、排気ガスを処理する装置、特に他の排ガス（例えばディーゼル発電機等の排ガス）を用いて熱交換を行う装置に適用することで熱交換率の低下を防止することが可能となる。

粉体処理装置の全体構成図である。

符号の説明

１…炭化炉、２…炭化部、３…乾留ガス燃焼部、４…撹拌棒、５…撹拌翼、６…駆動装置、７…ホッパ、８…原料供給用ロータリーバルブ、９…原料供給用スクリューフィーダ、１０…炭化品排出用スクリューフィーダ、１１…炭化品排出用ロータリーバルブ、１２…仕切り板、１３…高温排ガスダクト、１４…ダストサイクロン、１５…排風機、１６…低温排ガスダクト、１７…吸引管、１８…ブロー用固形物吸引弁、１９…固形物タンク、２０…コーン部、２１…空気孔、２２…炭化バーナ、２３…乾留ガス燃焼用空気取入口、２４…排熱回収ボイラ（熱交換器）、２５…温度センサ、２６…伝熱管、２７…温度計。

Claims (4)

1. 炭化物を生成するための炉と、前記炉内で発生した燃焼ガスを排出する排出管の途中に排熱回収用の熱交換器を設け、前記熱交換器の出口側の排出管に設けた温度計が所定温度以上の温度を検知した場合に、予め貯留タンク内に供給されているブロー用固形物を、吸引管を介して、所定時間熱交換器へ排ガスを供給する高温排ガスダクト内に供給することで、前記熱交換器内の伝熱管内を清掃することを特徴とする伝熱管の清掃方法。
2. 請求項１に記載の伝熱管の清掃方法において、
   前記ブロー用固形物が直径１ｍｍ〜５ｍｍでかためかさ密度０．１ｇ／ｃｃ〜０．５ｇ／ｃｃの粒状であることを特徴とする伝熱管の清掃方法。
3. 請求項１及び２のいずれかにおいて、
   前記貯留タンクに供給するブロー用固形物が、前記炭化炉内で生成された炭化物であることを特徴とする伝熱管の清掃方法。
4. 請求項３に記載の伝熱管の清掃方法において、
   前記伝熱回収ボイラの出口側の排出管に、サイクロンを設け、前記サイクロンで前記固形物やダストと排ガスを分離してそれぞれ別に排出することを特徴とする伝熱管の清掃方法。

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