JP2009168357A - 空気予熱器の付着物洗浄方法及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気予熱器の付着物の性状を解析し、それに応じたより適切な洗浄方法を明確にし、もってより効率的な空気予熱器の付着物洗浄方法及び洗浄装置を提供する。
【解決手段】空気予熱器のエレメント付着物は、石炭灰や鉄分等のバインダーとなっている硫酸アルミニウムアンモニウムを洗浄、除去すれば、効果的に除去し得る。硫酸アルミニウムアンモニウムは、常温から温水、特には温水に対する溶解性が高い。エレメント付着物の硫酸アルミニウムアンモニウムを溶出除去することで、固着している付着物を粉砕・細粒化し、エレメントから剥離する（処理ステップＳ１０１）。エレメントの洗浄終点は、洗浄水中のアンモニウムイオン濃度が一定に達したところである（処理ステップＳ１０２）。すなわち、洗浄水中のアンモニウムイオンの増加傾向がほぼなくなった時点をもって洗浄終了を判断するのである。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に再生式空気予熱器の主な付着物に応じた洗浄を行う空気予熱器の付着物洗浄方法及び洗浄装置に関する。

発電プラントのうち、石炭をエネルギー源とする石炭火力発電所では、ボイラで微粉炭を燃やすことで高圧の蒸気を発生させてタービンを回し発電する。一方、ボイラからの排ガス（煤煙）は、石炭灰（フライアッシュ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等を含むため、大気汚染防止のための適切な処理がなされる。このようなボイラからの排ガスは、典型的には、電気集塵器で石炭灰の粒子が取り除かれ、脱硝装置で窒素酸化物が取り除かれ、脱硫装置で硫黄酸化物が取り除かれる。

また、上記のようなボイラからの排ガスは高温であるため、空気予熱器に導かれ、ボイラに送り込むための新鮮な空気と熱交換が行われる。再生式空気予熱器は、その内部に蓄熱体として波状の鋼板（エレメント）が複数装備されており、ボイラからの排ガスが蓄熱体（エレメント）を通過する一方経路と、ボイラに送り込むための空気が蓄熱体（エレメント）を通過する他方経路を有し、ボイラに送り込むための空気の温度を上昇させて燃焼効率の向上が図られる。

空気予熱器には、排ガス（煤煙）に含まれる灰、錆などが次第に堆積し、熱効率が低下する。対策として、例えばボイラを停止させる定期点検時には、エレメントの洗浄を行っている。エレメントを温水で洗浄すると、硫酸等の酸（硫酸酸性水）が生成されエレメントを腐蝕（腐食）させる懸念がある。そこで、エレメントを温水で洗浄する際、酸腐蝕抑制剤を添加する方法、また、酸腐蝕抑制剤を含む温水で洗浄したのち、防錆剤を含む高圧ジェット水により洗浄、防錆処理を行う、再生式空気予熱器の洗浄方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
特許第３３９６４０３号公報

上記特許文献の技術においては、空気予熱器のエレメントは酸腐蝕抑制剤の添加された温水が吹き付けられ洗浄される。その際、エレメントに付着、堆積する石炭灰中に含有する無水硫酸により、洗浄水は硫酸酸性水になり、洗浄後のエレメントの鋼材の表面を腐蝕する恐れがある。しかし、洗浄水には酸腐蝕抑制剤が添加されているので、エレメントの鋼材が腐蝕される心配はなく、洗浄水を長時間循環して使用することができると開示されている。

しかしながら、空気予熱器における付着物の付着の実情は、実際のところ、正確な分析がなされておらず、従って、付着物の性状に応じた洗浄、適切な洗浄終点が分かれば、上記特許文献とは別の観点からエレメント洗浄の効率化を図る改良の余地があると思料される。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、空気予熱器の付着物の性状を解析し、それに応じたより適切な洗浄方法を明確にし、もってより効率的な空気予熱器の付着物洗浄方法及び洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、空気予熱器に付着している付着物について解析し、硫酸アルミニウムアンモニウムを代表とするアンモニウムミョウバン（アンモニウムミョウバン：Ｒ^IIIＮＨ_４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ、ここでＲ^IIIは、Ａｌ^３＋やＦｅ^３＋など）がバインダーとなって石炭灰及び腐食性物質が固着された状態であることを明らかにした。また、硫酸アルミニウムアンモニウムは常温の水によって、特には温水によって効果的に溶解し得ることが確認でき、洗浄終了のタイミングの見極めについても取り組めることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１） 空気予熱器の蓄熱体であるエレメントの洗浄に関し、
硫酸アルミニウムアンモニウムをバインダーとした前記エレメントの付着物を除去する目的で、前記エレメントを１５℃以上１００℃以下の温水を含む洗浄水により洗浄する洗浄ステップと、
前記洗浄ステップにおける洗浄水のアンモニウムイオンのアンモニウムイオン濃度が一定に達したところを判断することにより、洗浄終了のタイミングを決定する洗浄終点判定ステップと、を備えたことを特徴とする空気予熱器の付着物洗浄方法。

（２） 前記エレメントは前記空気予熱器から外部に出して洗浄され、
前記洗浄ステップは、前記エレメントを防水性のシート部材に包み込み、前記シート部材内に前記洗浄水を注ぎ、前記エレメントを前記洗浄水に浸漬することにより達成する（１）に記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。

（３） 前記エレメントは前記空気予熱器の内部に装備したまま洗浄され、
前記洗浄ステップは、タンクに溜めた前記洗浄水を循環させる循環洗浄水により前記エレメントを洗浄することにより達成する（１）に記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。

（４） 前記洗浄ステップは、前記エレメント自体が１００℃以上となっている状態のうちに洗浄を開始する（１）または（３）に記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。

（５） 前記洗浄ステップの前に、前記空気予熱器内に予め前記循環洗浄水の飛散から保護するための飛散養生処理を施す（３）または（４）に記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。

（６） 前記循環洗浄水は、循環経路途中で脱硫酸イオン処理が施される（３）から（５）いずれかに記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。

（７） 内部に配された仕切り板により底部が２以上の領域に分かれ、前記仕切り板を越えて洗浄水が溜められるタンクと、
洗浄水を前記タンクに供給する洗浄水供給ライン機構と、
前記タンク上方の空気予熱器内部の洗浄対象物に洗浄水を噴射する噴射ノズル機構と、
前記洗浄対象物洗浄後の洗浄水が前記タンクの第１領域に向かって戻される回収ライン機構と、
前記タンクの第２領域における洗浄水の上澄み部分を前記噴射ノズル機構への洗浄水として移送するための洗浄水ライン機構と、
前記タンクの第２領域における洗浄水の下部の澱み部分を排水処理へ回す排水ライン機構と、
前記タンクの第１領域における洗浄水の下部の沈殿物を抜き出す沈殿物排出ライン機構と、
前記回収ライン機構から戻される洗浄水中の特定の物質イオンの濃度を判断するための検出機構と、
を備えたことを特徴とする空気予熱器の洗浄装置。

本発明によれば、特定したバインダー（硫酸アルミニウムアンモニウム等）を洗浄、除去することにより、空気予熱器の付着物の効果的な洗浄、除去が可能である。また、アンモニウムイオンをモニタしておき、洗浄の終点を判断する。これにより、洗浄時間を無駄にしない、かつ、無駄な洗浄を抑制でき、洗浄による排水の低減が可能でより効率的な空気予熱器の付着物洗浄方法及び洗浄装置を提供することができる。さらに、排水量の低減が可能となれば、より高濃度のアンモニウムイオンを排水処理できることから、アンモニウムイオンの除去効率の向上につながり、環境への負担を低減できる。

再生式空気予熱器は、周知のように、蓄熱体として波状の鋼板（エレメント）を複数装備し、ボイラからの排ガスがエレメントを通過する一方経路と、ボイラに送り込むための空気がエレメントを通過する他方経路を有する。これにより、空気予熱器は、ボイラに送り込むための空気の温度を上昇させ、ボイラの燃焼効率を向上させる機能を有するものである。エレメントは、排ガス（煤煙）に含まれる灰、錆などからなる付着物が次第に堆積し、熱効率が低下していくため、洗浄を要する。

図１は、本発明の基本的実施形態に係る、空気予熱器の付着物洗浄方法を示す流れ図である。また、図２は、空気予熱器のエレメント付着物の成分分析結果を示した図である。まず、図１の流れ図に到る経緯を、図２を参照しながら説明する。

空気予熱器のエレメント付着物について、元素分析・成分組成としては、炭素：３．３％、水素：０．９％、窒素：０．３％で、ほとんどが金属や石炭灰などの無機物である。金属・石炭灰などを対象として、蛍光Ｘ線分析を行い、石炭灰成分・鉄酸化物などの腐食生成物を検出した。付着物を水に漬けるとＳＯ_３，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｆｅ_２０_３，Ｎａ_２Ｏなどが溶解、さらに、付着物を８００℃に強熱するとＳＯ_３が分解脱離する特徴を持つ。

エレメント付着物の熱特性（温度による分解等）を調査すると、次のような結果である。４００℃〜５２５℃付近で硫酸アンモニウムを放出し、６５０℃付近から亜硫酸ガスの分解放出が始まり、８００℃付近で熱分解が完了する。これは硫酸アルミニウムアンモニウムの熱分解パターンである。また、１２００℃以下では付着物に形状変化はなく、１２５０℃以上で一部溶融が始まることから、一度エレメントに付着すると、熱的な方法では除去できないといえる。

このように、エレメント付着物は、分析調査の結果、付着物を構成するものは大きく分類して、次の３種類であって、これらの物質が硫酸アルミニウムアンモニウムを代表とするアンモニウムミョウバンをバインダーとして固着した状態であることが分かった。
（１）石炭灰
（２）鉄分（石炭灰あるいは煙道他の腐食性物質）
（３）硫酸アルミニウムアンモニウムを代表とするアンモニウムミョウバン（アンモニウムミョウバン：Ｒ^IIIＮＨ_４（ＳＯ_４）_２・１２Ｈ_２Ｏ、ここでＲ^IIIは、Ａｌ^３＋やＦｅ^３＋など）

上記エレメント付着物の付着過程はおおよそ次のようである。ボイラ及び煙道で石炭灰（フライアッシュ）中のアルミニウム（Ａｌ）と、排ガス中のＳＯ_３が反応し、硫酸アルミニウムを生成する。この硫酸アルミニウムが脱硝リークアンモニア（ＮＨ_３）と酸性硫安（ＮＨ_４ＨＳＯ_４）や硫安（（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４）と反応して硫酸アルミニウムアンモニウムを生成し、空気予熱器内で冷却され、排ガス温度が２００℃付近になる中温層下部や低温層上部のエレメント表面に析出し、石炭灰や錆を包含しながら成長する。

このように、空気予熱器のエレメント付着物は、硫酸アルミニウムアンモニウムなどのアンモニウムミョウバンがバインダーとなって石炭灰や腐食生成物を包み込んでできている。従って、石炭灰などを包み込んでいる硫酸アルミニウムアンモニウムを代表とするアンモニウムミョウバンを溶解除去できれば、この付着物を容易にエレメントから剥離除去できる。付着物には、多数の「割れ」が確認されており、アンモニウムミョウバンを付着物表面から洗浄水、例えば温水で溶解していけば、付着物との接触時間や接触面積が十分に確保され、徐々に付着物の内部まで温水が浸透し、付着物を崩壊させることができる。

上記から、図１に示すように、エレメント付着物は、石炭灰や鉄分等のバインダーとなっている硫酸アルミニウムアンモニウムを洗浄、除去すれば、効果的に除去し得る。硫酸アルミニウムアンモニウムは、常温から温水、特には温水に対する溶解性が高いことが判明し、水温でいえば、１５℃以上、１００℃以下の温水を含む洗浄水で効果的に除去可能である。このような洗浄水により、エレメント付着物の硫酸アルミニウムアンモニウムを溶出除去することで、固着している付着物を粉砕・細粒化し、エレメントから剥離する（処理ステップＳ１０１）。

上記エレメントの洗浄終点は、洗浄水中のアンモニウムイオンの濃度が一定に達したと判断されるところである（処理ステップＳ１０２）。すなわち、洗浄水中のアンモニウムイオンの増加傾向がほぼなくなった時点をもって洗浄終了を判断するのである。アンモニウムイオンの濃度が一定に達したか否かは、イオンクロマトグラフィの利用やイオン飽和電流の検出、ＦＩＡ（フローインジェクション分析法）などを利用することにより、判断し得る。これにより、洗浄時間を無駄にしない、より効率的な洗浄、除去が可能な空気予熱器の付着物洗浄方法を提供することができる。

図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１実施形態に係る、空気予熱器の付着物洗浄方法を工程順に示す概略図である。この実施形態では、エレメントは空気予熱器から外部に出して洗浄される。図１に示した洗浄ステップである処理ステップＳ１０１は、エレメントを防水性のシート部材に包み込み、シート部材内に洗浄水を注ぎ、エレメントを洗浄水に浸漬することにより達成する。以下、より詳細に説明する。

図３（ａ）に示すように、まず、空気予熱器の外部に搬出されたそれぞれのエレメントは、水洗実施場所へ運搬される。エレメント３１を包み込むために防水性のシート部材３２が準備される。シート部材３２は、洗浄水の汚れ具合が分かり易く、破れ難い透明のビニールシート、養生シートまたは白色防炎シートが好適である。ここでは、エレメントの形状と重量を考慮し、破れにくく耐久性に優れた白色防炎シートを利用する。エレメント３１は、パレット３３（図３（ｂ）以降に図示）に敷かれたシート部材３２上に配置される。

次に、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、直接排水と接しないよう嵩上げするパレット３３上で、エレメント３１をシート部材３２で包み込む。エレメント３１の形状に合わせシート部材３２を折り込み、シート部材３２が水圧でめくれないように底部及び上部２箇所以上を養生テープ３４などで留める。これにより、エレメント３１側部周囲のシート部材３２の形状を固定するようにする。

次に、図３（ｄ）に示すように、シート部材３２の開いているエレメント３１の上方から、温水３５を注ぐ。温水３５は補助蒸気等で４０℃〜１００℃、好ましくは８０℃程度に設定され、注水中はシート部材３２がめくれないよう注意をする。エレメント３１の上部が浸かると注水を完了する。

次に、図３（ｅ）に示すように、注水終了後、シート部材３２の上部を紐３６等で固く結び、所定時間放置する。養生テープ３４の固定が悪く、シート部材３２が横に膨らむ懸念がある場合、足場パイプ３７などを設置し、シート部材３２の四隅のリング金具（図示せず）などに紐３６を通し、足場パイプ３７に吊って置くとよい。

次に、図３（ｆ）に示すように、上記所定時間経過後、シート部材３２を外し、排水する。排水までの放置時間（上記所定時間）は、予め上記のような工程をもってエレメントを試験的に洗浄した際のアンモニウムイオンの濃度がほぼ一定に達したと判断される経過時間を計測した結果で設定しており、およそ１２時間〜２４時間である。だいたい半日放置することにより、エレメントの付着物のバインダーとしての硫酸アルミニウムアンモニウムを大部分除去でき、もって付着物が効果的に崩壊・剥離除去し得る。

上記実施形態の方法によれば、空気予熱器から数百個のエレメントをそれぞれ取り外し、運搬する作業があるが、硫酸アルミニウムアンモニウムの溶解洗浄、除去により、エレメント付着物の、効果的で効率的な除去が可能であり、洗浄水の削減、排水量の削減に寄与する。また、図示しないが、上記のようなシート部材でカバーした個々のエレメントをさらに温水プールに浸漬し、温水プールを温調することも考えられる。温水プールに漬けることで、簡易な超音波や振動装置などを追加することもできる。これにより、硫酸アルミニウムアンモニウムの溶解を促進でき、もって付着物の崩壊・剥離除去を促進し得る。

なお、空気予熱器のエレメント付着物が成長する場所は、エレメントの中温層から低温層であって、場所が絞り込める。従って、後述する、空気予熱器にエレメントを設置したまま洗浄する場合に比べ、洗浄対象が少なくできる。しかも、付着物が格段に少ないエレメント高温層に対する水洗のダメージ（洗浄による腐食発生など）を回避できる。洗浄対象箇所の絞込みにより、洗浄水量の削減、エネルギーの節約（温水作成量の削減）、さらに窒素分を含む排水量の低減、及び高濃度窒素分の排水になるため、排水処理の容易さがあげられる。

図４は、本発明の第２実施形態に係る、空気予熱器の付着物洗浄方法に関する流れ図、図５は、図４の方法を実現する本発明に係る空気予熱器の洗浄装置を示す概略構成図である。これら図４、図５に示される実施形態においては、エレメントは空気予熱器の内部に装備したまま洗浄される。図１に示した洗浄ステップである処理ステップＳ１０１は、タンクに溜めた洗浄水を循環させる循環洗浄水によりエレメントを洗浄することによって達成される。なお、本明細書でいう洗浄水は、洗浄液と同等であって、様々な物質が添加されてなる洗浄液となっていても、ここでは洗浄水と称する。以下、図４、図５についてより詳細に説明する。

まず、図５を用いて空気予熱器について簡単に説明する。再生式空気予熱器５００は、蓄熱体として波状の鋼板（エレメント）を複数装備する。ここでは、それぞれが数百個のエレメントに分かれている高温層５１、中温層５２、低温層５３の各ブロックからなるエレメント体５０１を表している。中心部にはロータポスト５０４が示されており、エレメント体５０１はロータポスト５０４の回転力で回転しながら機能する。ボイラからの排ガスが脱硝装置を介してエレメント体５０１を通過し、電気集塵器（ＥＰ）へ向かう一方経路と、ボイラに送り込むための、押込み送風機（ＦＤＦ）からの空気がエレメント体５０１を通過し、ボイラへ向かう他方経路とを有する。

次いで、本発明に係る空気予熱器の洗浄装置について説明する。タンクＴＮＫは、内部に配された仕切り板ＢＨにより底部が２以上の領域（ここではＡ１、Ａ２）に分かれ、仕切り板ＢＨを越えて洗浄水ＣＷ（ＣＷ１０３、ＣＷ１０４等）が溜められる。

洗浄水供給ライン機構ＬＮ１は、洗浄水に利用する工業用水をタンクＴＮＫの第２領域Ａ２に供給する。また、補助蒸気を供給する蒸気供給ライン機構ＬＮ２は、洗浄水ＣＷを加温する加温機構の一例である。加温機構はその他、洗浄水供給ライン機構ＬＮ１や洗浄水ライン機構ＬＮ３の所定箇所にヒータを設置する機構や、タンクＴＮＫ内を保温する機構等が考えられる。噴射ノズル機構ＩＪ１は、タンクＴＮＫ上方の空気予熱器５００内における洗浄対象物、ここではエレメント体５０１に洗浄水ＣＷ（ＣＷ１００）を噴射するものである。

洗浄対象物のエレメント体５０１洗浄後の洗浄水ＣＷ１０１が下方の煙道に流れてくる。養生板Ｃ１、Ｃ２は、洗浄水ＣＷ１０１の飛散養生を行うため必要な箇所に設置される。ドレーンに溜まった使用済の洗浄水ＣＷ１０２は、回収ライン機構ＬＮ４によってタンクＴＮＫの第１領域Ａ１に向かって戻される。洗浄水ライン機構ＬＮ３は、タンクＴＮＫの第２領域Ａ２における洗浄水の上澄み部分ＣＷ１０４を、硫酸イオン除去機構ＳＩＥ、制御バルブＶＣ１、ポンプＰ１、及び制御バルブＣＶ２を介して噴射ノズル機構ＩＪ１への洗浄水ＣＷとして移送させる。

排水ライン機構ＬＮ５は、必要に応じてタンクＴＮＫの第２領域Ａ２における洗浄水の下部澱み部分ＣＷ１０５を、硫酸イオン除去機構ＳＩＥ、制御バルブＶＣ３、ポンプＰ１、及び制御バルブＣＶ４を介して排水処理へ回す。沈殿物排出ライン機構ＬＮ６は、タンクＴＮＫの第１領域Ａ１における洗浄水下部の沈殿物ＤＰを、制御バルブＣＶ５を介して抜き出す機能を有する。なお、ポンプＰ１は、洗浄水ライン機構ＬＮ３及び排水ライン機構ＬＮ５に共通であるが、各ライン機構に個々のポンプを設けてもよい。

アンモニウムイオン濃度一定化検出機構ＡＩＤは、回収ライン機構ＬＮ４から戻される洗浄水中の特定の物質イオン、すなわちアンモニウムイオンの濃度が一定化に達したか否かを判断するために設けられている（図１の処理ステップＳ１０２参照）。つまり、硫酸アルミニウムアンモニウムの溶解洗浄、除去により、循環する洗浄水中のアンモニウムイオンが増大していき、増大傾向がほぼなくなった時に洗浄箇所における洗浄終点を判断する。

なお、硫酸イオン除去機構ＳＩＥは、砂ろ過などによる固形物の除去とＲＯ膜（逆浸透膜）やＮＦ膜（ナノ膜）等の膜ろ過処理との組み合わせで達成される。硫酸イオン除去機構ＳＩＥはその他、陰イオン交換樹脂（劣化したものでもよい）やカルシウム（Ｃａ）による硫酸カルシウムの生成を利用して硫酸イオンの除去が可能である。これにより、洗浄水中のエレメントの腐食物質を取り除く。硫酸イオン除去機構ＳＩＥは、洗浄水ライン機構ＬＮ３及び排水ライン機構ＬＮ５いずれの経路にも設けられているが、少なくとも洗浄水ライン機構ＬＮ３につながる経路に設けてあればよい。また、硫酸イオン除去機構ＳＩＥは、酸腐蝕抑制剤が添加される洗浄水を用いるなど、洗浄水によっては設けなくてもよい場合がある。

また、このような空気予熱器の洗浄装置は、空気予熱器のエレメントのメンテナンス、洗浄の時に仮設されるものとしているが、タンク周辺の機構等、一部、あるいは大部分を常設としてもよい。

上記説明したような図５を参照しながら、図４に示す本発明の第２実施形態に係る、空気予熱器の付着物洗浄方法について以下に説明する。まず準備作業ステップ４０１として、循環洗浄系の仮設を実施する。図示しないが、空気予熱器５００におけるエレメント体５０１下部に対する低温側スートブロワを行う。また、煙道に養生板Ｃ１、Ｃ２を設置し、洗浄水の飛散養生を行う。さらに、高温ガス側のエレメント体５０１上部に洗浄用配管を仮設する。ここでは洗浄用配管として噴射ノズル機構ＩＪ１を設置する作業があげられる（常設とする場合は、旧水洗配管設置場所を利用する）。さらに、タンクＴＮＫ、ポンプＰ１を含む洗浄水ライン機構ＬＮ３、回収ライン機構ＬＮ４、その他排出系（排水ライン機構ＬＮ５、沈殿物排出ライン機構ＬＮ６）を仮設する。また、洗浄終点検出系として、アンモニウムイオン濃度一定化検出機構ＡＩＤ、硫酸イオン除去系として、硫酸イオン除去機構ＳＩＥを仮設する。なお、アンモニウムイオン濃度一定化検出機構ＡＩＤ及び硫酸イオン除去機構ＳＩＥはタンクＴＮＫに常設されていてもよい。

次の、処理ステップ４０２から、実際の洗浄作業循環処理に入る。まず、タンクＴＮＫに工業用水を使用し洗浄水を溜め、この洗浄水に蒸気を供給して６０〜８０℃の範囲に加温し、維持する。洗浄水は、８０℃程度にすることがより好ましいが、空気予熱器の停止後など、エレメントに１００℃以上の温度がある状態で直ちに洗浄を開始する場合は、６０℃以下であっても温水洗浄としての優れた効果が得られる。なお、上述のように、洗浄水ラインの途中にヒータを設置し加温、維持するなど、他に様々考えられる。

次に、処理ステップ４０３に示すように、エレメントに洗浄水を供給する。すなわち、洗浄水ライン機構ＬＮ３を利用して洗浄水ＣＷを移送し、噴射ノズル機構ＩＪ１からエレメント体５０１に洗浄水ＣＷ１００を供給する。このとき、エレメント洗浄後の洗浄水ＣＷ１０１（ＣＷ１０２）が回収ライン機構ＬＮ４を介してタンクＴＮＫに流れてくることを確認する。洗浄済の態様を含んだ洗浄水ＣＷ１０３は、硫酸アルミニウムアンモニウムと共に剥離された各種のエレメント付着物が含まれている。

次に、処理ステップ４０４に示すように、時間制御、または視認により、洗浄水の汚損状態が許容範囲内であるか否かが判定される。洗浄水の汚損状態が許容範囲内であれば、処理ステップ４０７へ移行し、洗浄水の汚損状態が許容範囲内でなければ、処理ステップ４０５へ移行する。

処理ステップ４０７では、アンモニウムイオン濃度一定化検出機構ＡＩＤにより、洗浄水中のアンモニウムイオンの濃度が一定に達したか否かが判定される。ここでは、主に洗浄済の態様を含んだ洗浄水ＣＷ１０３におけるアンモニウムイオンの増加傾向がモニタされる。アンモニウムイオンの濃度が一定に達したと判断されれば、対象となる洗浄箇所での洗浄処理は終了になる。アンモニウムイオンの濃度が一定に達したと判断されなければ、処理ステップ４０８に示すように、回収した洗浄水の上澄み部分ＣＷ１０４を再利用することとし（処理ステップ４０８）、再度洗浄水ライン機構ＬＮ３を介して、噴射ノズル機構ＩＪ１からエレメント体５０１に洗浄水ＣＷ１００として供給する。

一方、洗浄水が汚損していると判断されて、処理ステップ４０５へ移行した場合、洗浄水は、汚損状態に応じて排水処理される。この排水処理は、例えば、排水ライン機構ＬＮ５を利用し、タンクＴＮＫの第２領域Ａ２における洗浄水の下部澱み部分ＣＷ１０５を排水処理へ回す制御であり、沈殿物排出ライン機構ＬＮ６を利用し、タンクＴＮＫの第１領域Ａ１における洗浄水下部の沈殿物ＤＰを抜き出す制御である。その後、洗浄水供給ライン機構ＬＮ１による工業用水の補充がなされる（処理ステップ４０６）。

このような、洗浄水ＣＷ（ＣＷ１００→ＣＷ１０１→ＣＷ１０２→ＣＷ１０３→ＣＷ１０４）によるエレメントの循環洗浄は、図１における処理ステップＳ１０１に相当する。処理ステップ４０７の判定手段は、図１における処理ステップＳ１０２に相当するが、予め試験的に調査し、洗浄時間の目安を決定しておいてもよい。いずれにしても、処理ステップ４０７の判定を参照して、エレメント洗浄処理が終了と判断されると、対象となる洗浄箇所での洗浄処理は終了し、エレメント体５０１を回転させ洗浄部分を変更し、上記と同様の洗浄過程を経る。

上記第２実施形態に係る空気予熱器の付着物洗浄方法及びそれに伴う洗浄装置によれば、再生式空気予熱器５００において全エレメントを装備したままの洗浄が実現可能である。エレメント付着物は、エレメントの中温層５２内部から低温層５３内部、特に低温層５３入口で排ガスがエレメントに衝突した際の圧力変化など、ガス流れに乱れが発生する箇所で顕著に成長する傾向がある。これらエレメント付着物の発生箇所には、空気予熱器の構造上、高圧ジェット水などの物理的な除去力が伝わり難い。よって、本発明に係る実施形態では、６０〜８０℃の範囲の、好ましくは８０℃の温水を選定し、付着物との接触時間や接触面積を十分確保するようにした。蒸気のハンドリングが容易にできれば蒸気と温水を組み合わせた洗浄処理も可能である。もちろん、温水で脆くなっているエレメント付着物に対しては、周知の高圧水によるジェット洗浄などの物理的な洗浄処理も有効に作用する。

これにより、エレメント取り外しや運搬作業の手間が省ける。また、温水の循環使用により、排水の低減と熱エネルギーの省エネが行える。硫酸アルミニウムアンモニウムの溶解洗浄、洗浄終点を目的としたことで、洗浄時間を無駄にしない、かつ、無駄な洗浄を抑制でき、洗浄による排水の低減が可能な、より効果的、効率的な空気予熱器の付着物洗浄方法及び洗浄装置を提供することができる。さらに、排水量の低減が可能となれば、より高濃度のアンモニウムイオンを排水処理できることになり、アンモニウムイオンの除去効率の向上につながり、環境への負担を低減できる。

なお、上記第２実施形態においては、洗浄水を循環させる形態であったが、洗浄水を循環回収しない流水洗浄処理系の場合であっても、それなりに作用、効果は発揮し得る。すなわち、硫酸アルミニウムアンモニウムの溶解洗浄、洗浄終点を目的としたことで、洗浄時間を無駄にしない、かつ、無駄な洗浄を抑制でき、洗浄による排水の低減が可能である。洗浄水を循環回収しない場合は、洗浄水中のアンモニウムイオン濃度が検出されなくなったと判断したところを洗浄の終点とする。

また、図５に示すような洗浄装置は空気予熱器の洗浄装置に限らず、洗浄対象物に対し、洗浄後の洗浄水の特定の物質イオンの濃度一定化を判断して洗浄終点を見極めるという観点から、発電プラントにおける他の箇所の洗浄装置に利用しても、上記同様、時間を無駄にしないより効果的、効率的な洗浄の効果が期待できる。

なお、硫酸アルミニウムアンモニウムには加水分解性を有するので、洗浄時当初においてＳＯ_２ガスが発生する。ＳＯ_２は１２０ｐｐｍ以上で人体に有害であり、換気（大気開放）が必要となる。また、防錆剤を使用する場合は、事前にエレメント付着物溶解への影響を確認し、使用することが肝要である。

本発明の基本的実施形態に係る、空気予熱器の付着物洗浄方法を示す流れ図である。 空気予熱器のエレメント付着物の成分分析結果を示した図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１実施形態に係る、空気予熱器の付着物洗浄方法を工程順に示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係る、空気予熱器の付着物洗浄方法に関する流れ図である。 図４の方法を実現する本発明に係る空気予熱器の洗浄装置を示す概略構成図である。

符号の説明

３１ エレメント
３２ シート部材
３３ パレット
３４ 養生テープ
３５ 温水
３６ 紐
３７ 足場パイプ
５００ 空気予熱器（再生式空気予熱器）
５０１ エレメント体
５１ 高温層
５２ 中温層
５３ 低温層
５０４ ロータポスト
Ｃ１、Ｃ２ 養生板
ＣＷ（ＣＷ１００〜ＣＷ１０５） 洗浄水
ＴＮＫ タンク
ＢＨ 仕切り板
ＤＰ 沈殿物
ＣＶ１〜ＣＶ５ 制御バルブ
Ｐ１ ポンプ
ＬＮ１ 洗浄水供給ライン機構
ＬＮ２ 蒸気供給ライン機構
ＬＮ３ 洗浄水ライン機構
ＬＮ４ 回収ライン機構
ＬＮ５ 排水ライン機構
ＬＮ６ 沈殿物排出ライン機構
ＡＩＤ アンモニウムイオン濃度一定化検出機構
ＳＩＥ 硫酸イオン除去機構

Claims (7)

1. 空気予熱器の蓄熱体であるエレメントの洗浄に関し、
   硫酸アルミニウムアンモニウムを代表とするアンモニウムミョウバンをバインダーとした前記エレメントの付着物を除去する目的で、前記エレメントを１５℃以上１００℃以下の温水を含む洗浄水により洗浄する洗浄ステップと、
   前記洗浄ステップにおける洗浄水のアンモニウムイオンのアンモニウムイオン濃度が一定に達したところを判断することにより、洗浄終了のタイミングを決定する洗浄終点判定ステップと、
   を備えたことを特徴とする空気予熱器の付着物洗浄方法。
2. 前記エレメントは前記空気予熱器から外部に出して洗浄され、
   前記洗浄ステップは、前記エレメントを防水性のシート部材に包み込み、前記シート部材内に前記洗浄水を注ぎ、前記エレメントを前記洗浄水に浸漬することにより達成する請求項１に記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。
3. 前記エレメントは前記空気予熱器の内部に装備したまま洗浄され、
   前記洗浄ステップは、タンクに溜めた前記洗浄水を循環させる循環洗浄水により前記エレメントを洗浄することにより達成する請求項１に記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。
4. 前記洗浄ステップは、前記エレメント自体が１００℃以上となっている状態のうちに洗浄を開始する請求項１または３に記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。
5. 前記洗浄ステップの前に、前記空気予熱器内に予め前記循環洗浄水の飛散から保護するための飛散養生処理を施す請求項３または４に記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。
6. 前記循環洗浄水は、循環経路途中で脱硫酸イオン処理が施される請求項３から５いずれかに記載の空気予熱器の付着物洗浄方法。
7. 内部に配された仕切り板により底部が２以上の領域に分かれ、前記仕切り板を越えて洗浄水が溜められるタンクと、
   洗浄水を前記タンクに供給する洗浄水供給ライン機構と、
   前記タンク上方の空気予熱器内部の洗浄対象物に洗浄水を噴射する噴射ノズル機構と、
   前記洗浄対象物洗浄後の洗浄水が前記タンクの第１領域に向かって戻される回収ライン機構と、
   前記タンクの第２領域における洗浄水の上澄み部分を前記噴射ノズル機構への洗浄水として移送するための洗浄水ライン機構と、
   前記タンクの第２領域における洗浄水の下部の澱み部分を排水処理へ回す排水ライン機構と、
   前記タンクの第１領域における洗浄水の下部の沈殿物を抜き出す沈殿物排出ライン機構と、
   前記回収ライン機構から戻される洗浄水中の特定の物質イオンの濃度を判断するための検出機構と、
   を備えたことを特徴とする空気予熱器の洗浄装置。

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