JP2010156522A - 熱交換器の灰除去方法及びスートブロワ - Google Patents

Abstract

【課題】灰除去作業中に熱交換器のバンドルを構成する多数のフィンチューブに生じる磨耗及び擦傷を極力軽度に抑えたうえで、バンドルに堆積する灰を確実に除去し得る熱交換器の灰除去方法及びスートブロワを提供する。
【解決手段】ガスガスヒータ１の長尺状のフィンチューブ２を束ねて周囲を伝熱面３ａとしたバンドル３に堆積する灰を吹き払うスートブロワ１０であって、バンドル３の伝熱面３ａに向けて蒸気を噴射する噴射孔１４ａを有するランス管１４と、ランス管１４を軸心回りに回転させつつバンドル３に沿って往復移動させるランス駆動機構２０を備え、ランス管１４がバンドル３に沿って中央部分から他端側にかけて移動する往路移動時と、バンドル３に沿って他端側から中央部分にかけて移動する復路移動時とで、ランス管１４の噴射孔１４ａから噴射する蒸気の噴射圧力を変える圧力制御機構３０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスガスヒータなどの熱交換器において、長尺状のフィンチューブを束ねて成るバンドルの伝熱面に堆積する灰を除去するのに用いられる熱交換器の灰除去方法及びスートブロワに関するものである。

従来、上記したようなガスガスヒータなどの熱交換器において、長尺状のフィンチューブを束ねて成るバンドルの伝熱面に堆積する灰を除去するに際しては、いわゆる抜き差しタイプや半抜き差しタイプのスートブロワを用いて行うのが一般的であった。
このスートブロワは、灰除去用流体を熱交換器のバンドルの伝熱面に向けて噴射する噴射孔を有するランス管と、このランス管をその軸心回りに回転させつつバンドルに沿って往復移動させるランス駆動機構を備えており、このスートブロワにおいて、全抜き差しタイプの場合には、ランス管を軸心回りに回転させつつバンドルの一端側及び他端側の間で往復移動させ、この往復移動の間に、ランス管に灰除去用流体を供給してその噴射孔から所定の噴射圧力でバンドルの伝熱面に向けて噴射することで、バンドルの伝熱面から灰を除去するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開2002-349840号公報

ところが、上記したスートブロワを用いた熱交換器の灰除去方法では、ランス管の噴射孔から灰除去用流体を噴射する際の所定の噴射圧力が１０〜１５Ｎ／ｍ^２（Ｐａ）と比較的高いこと、及び、このように噴射圧力を高く設定したスートブロワによる灰除去作業を８〜１２時間間隔で１日に２，３回行うこと、といった理由から、スートブロワの運転時には、特に運転開始時には、運転を停止している間にバンドルの伝熱面に堆積した灰が、高い圧力で噴射孔から噴射される灰除去用流体によって吹き飛ばされて、バンドルを構成する多数のフィンチューブに激しく衝突することとなり、その結果、これらのフィンチューブに相当量の磨耗及び擦傷を生じさせてしまう可能性があるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した課題に着目してなされたもので、灰除去作業中に熱交換器のバンドルを構成する多数のフィンチューブに生じてしまう磨耗及び擦傷を極力軽度に抑えたうえで、バンドルの伝熱面に堆積する灰を確実に除去することが可能である熱交換器の灰除去方法及びスートブロワを提供することを目的としている。

本発明の請求項１に係る発明は、灰除去用流体を噴射する噴射孔を有し且つ軸心回りに回転しつつ該軸心方向に往復移動するランス管を備えたスートブロワを用いて、長尺状のフィンチューブを束ねて周囲を伝熱面としたバンドルを有する熱交換器の前記バンドルの伝熱面に堆積する灰を吹き払うに際して、前記ランス管を前記バンドルに沿って一端側ないし中央部分から他端側にかけて移動させる往路移動時には、該ランス管の噴射孔から前記バンドルの伝熱面に向けて噴射する灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも低く設定し、前記ランス管を前記バンドルに沿って他端側から中央部分ないし一端側にかけて移動させる復路移動時には、該ランス管の噴射孔から前記バンドルの伝熱面に向けて噴射する灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力に設定する構成としたことを特徴としており、この熱交換器の灰除去方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

ここで、熱交換器のバンドルの伝熱面に堆積する灰の付着度は、熱交換器に高温ガスを送るボイラで焚くものの種類により異なることから、ランス管の往路移動時に灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも低く設定する場合の圧力値は、上記灰の付着度を考慮したうえで、試運転を行って設定する。
ランス管の往路移動時の噴射圧力を所定の圧力に対して５０％よりも低く設定すると、ランス管の復路移動時に灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力に戻したとしても、バンドルの伝熱面には除去しきれなかった灰が残ることがあり、一方、ランス管の往路移動時の噴射圧力を所定の圧力に対して８０％よりも高く設定すると、灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力とした場合と同じく、ランス管の往路移動時に多数のフィンチューブに生じる磨耗及び擦傷の程度が重くなってしまうことから、本発明の請求項２に係る熱交換器の灰除去方法において、前記ランス管の往路移動時には、前記灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも５０〜８０％低く設定する構成としている。

一方、本発明の請求項３に係る発明は、長尺状のフィンチューブを束ねて周囲を伝熱面としたバンドルを有する熱交換器の前記バンドルの伝熱面に堆積する灰を吹き払うスートブロワであって、灰除去用流体を前記バンドルの伝熱面に向けて噴射する噴射孔を有するランス管と、このランス管をその軸心回りに回転させつつ前記バンドルに沿って往復移動させる、例えば、モータ及び送りねじを具備したランス駆動機構を備えたスートブロワにおいて、前記ランス管が前記バンドルに沿って一端側ないし中央部分から他端側にかけて移動する往路移動時と、前記バンドルに沿って他端側から中央部分ないし一端側にかけて移動する復路移動時とで、該ランス管の噴射孔から噴射する灰除去用流体の噴射圧力を変える圧力制御機構を設けた構成としたことを特徴としており、このスートブロワの構成を前述した従来の課題を解決するための手段とている。

また、本発明の請求項４に係るスートブロワにおいて、前記圧力制御機構は、前記ランス管の往路移動時における灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも低く設定し、該ランス管の復路移動時における灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力に設定する構成としている。
この場合も、ランス管の往路移動時における灰除去用流体の噴射圧力は、熱交換器のバンドルの伝熱面に堆積する灰の付着度を考慮したうえで、試運転を行って設定することとし、本発明の請求項５に係るスートブロワにおいて、前記圧力制御機構は、前記ランス管の往路移動時に、前記灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも５０〜８０％低く設定する構成としている。

なお、ランス管の往路移動時における灰除去用流体のより精密な噴射圧力は、試運転を繰り返し行って見極める。
本発明に係るスートブロワにおいて、圧力制御機構としては、例えば、噴射圧力を変える圧力調整手段と、この圧力調整手段に調整指令を送る制御部と、噴射圧力の切換タイミングを制御部に出力する検知手段を具備したものを採用することができる。

圧力調整手段には、ボイラ側に配置する減圧弁を採用することができるほか、配管に設置する流量調節弁や遮断弁などの仕切り弁を採用することができ、検知手段には、ランス管の往路移動端を検知するリミットスイッチを採用することができる。
本発明に係る熱交換器の灰除去方法及びスートブロワでは、全抜き差しタイプの場合、熱交換器のバンドルの伝熱面に堆積する灰を吹き払うに際して、ランス管を軸心回りに回転させつつバンドルの一端側と他端側との間で往復移動させ、このランス管の往復移動の間に、ランス管に灰除去用流体を供給してその噴射孔からバンドルの伝熱面に向けて噴射する。

この際、ランス管をバンドルに沿って一端側から他端側にかけて移動させる往路移動時には、このランス管の噴射孔からバンドルの伝熱面に向けて噴射する灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも低く設定して、バンドルの伝熱面に堆積する灰のうちの半分以上を吹き払い、一方、ランス管をバンドルに沿って他端側から一端側にかけて移動させる復路移動時には、このランス管の噴射孔からバンドルの伝熱面に向けて噴射する灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力に設定して、往路移動時に除去し得なかったバンドルの伝熱面上の灰を完全に吹き払う。

このように、ランス管の往路移動時において、特にスートブロワの運転開始時において、運転を停止している間にバンドルの伝熱面に堆積した灰のうちの半分以上を、所定の圧力よりも低い噴射圧力で噴射される灰除去用流体によって吹き払うので、灰除去作業中に多数のフィンチューブに生じてしまう磨耗及び擦傷の程度を極めて低く抑え得ることとなる。

また、この熱交換器の灰除去方法及びスートブロワでは、長尺状のランス管をバンドルに沿って一端側から他端側に進行させた状態において、このランス管が撓んでその先端側がバンドルの他端側に位置する伝熱面に近づくが、ランス管の往路移動時には、所定の圧力よりも低い噴射圧力で噴射される灰除去用流体によって、バンドルの伝熱面に堆積した灰を吹き払うので、従来必要としていたプロテクタを用いなくても、フィンチューブに生じる磨耗及び擦傷の程度を軽く抑え得ることとなる。

本発明に係る熱交換器の灰除去方法及びスートブロワでは、上記した構成としているので、灰除去作業中に熱交換器のバンドルのフィンチューブに生じる磨耗及び擦傷を極力軽度に抑えたうえで、バンドルの伝熱面に堆積する灰を確実に除去することができるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の一実施形態に係るスートブロワを示す側面説明図である。 図１におけるスートブロワを装備した熱交換器としてのガスガスヒータを示す低温バンドル層を上方から見た説明図である。 図１におけるスートブロワを装備した熱交換器としてのガスガスヒータを示すバンドル層をボイラ側から見た説明図である。 図２のガスガスヒータのバンドル層とスートブロワのランス管との位置関係を示す斜視説明図である。 図３の円で囲んだ部分の拡大説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は、本発明の一実施形態によるスートブロワを示しており、この実施形態では、半抜き差しタイプのスートブロワを熱交換器であるガスガスヒータの灰除去に用いた場合を例に挙げて説明する。
図２及び図３に示すように、ガスガスヒータ１は、多数の長尺状のフィンチューブ２を束ねて周囲を伝熱面３ａとしたバンドル３を複数本有している。このガスガスヒータ１では、バンドル３を８本ずつ並列に並べて三つのバンドル層４を形成して、これらのバンドル層４を上下方向にスペースを介して互いに重ね合わせて、下から順に高温バンドル層４Ｈ，中温バンドル層４Ｍ及び低温バンドル層４Ｌとしており、図示しないボイラからの高温ガスＧは、これらのバンドル層４Ｈ，４Ｍ，４Ｌの下方にダクト５を介して供給されて、バンドル層４Ｈ，４Ｍ，４Ｌの各フィンチューブ２間を順次通過して、上方のダクト６を通して排気されるようになっている。

上記ガスがこのガスガスヒータ１を通過する際に、バンドル層４Ｈ，４Ｍ，４Ｌの各伝熱面３ａ（詳しくは多数のフィンチューブ２の各上向き面）に堆積する灰を除去するスートブロワ１０は、図１に示すように、長尺状をなす梁１１と、この梁１１の基端部に配置されて灰除去用流体である蒸気を供給する蒸気供給管Ｓに接続するヘッドバルブ１２と、このヘッドバルブ１２に基端部を連結したフィード管１３と、このフィード管１３が基端から気密状態で抜き差し可能に挿入され且つ先端部及び中間部に蒸気を放射方向に噴出させる噴射孔１４ａが１８０°の間隔をおいてそれぞれ配置されたランス管１４と、このランス管１４をその軸心回りに回転させつつ梁１１の長手方向に沿って往復移動させるランス駆動機構２０を備えている。

この場合、スートブロワ１０のランス駆動機構２０は、梁１１の上面に配置された減速機構付きのモータ２１と、梁１１に沿って配置されてモータ２１の出力により正逆回転する送りねじ２２と、ランス管１４の基端側に配置されて送りねじ２２と噛み合ってランス管１４とともに移動し且つランス管１４に軸心回りの回転力を伝達する動力伝達ブロック２３を備えている。

そして、このような構成を成すスートブロワ１０は、図４にも示すように、高温バンドル層４Ｈの下方スペースと、低温バンドル層４Ｌの上方スペースと、三つのバンドル層４Ｈ，４Ｍ，４Ｌの各間のスペースに対して、ランス管１４を進退可能に４台ずつ配置してあり、各スペースに対応するスートブロワ１０は、図５にも示すように、一つのバンドル層４の隣り合う２本のバンドル３，３間においてランス管１４を進退させるように配置してあり、梁１１の先端に設けたシール部１５をガスガスヒータ１のケース７に対してウォールボックス８を介して連結することでケース７に固定してある。

また、このスートブロワ１０は、ランス管１４を梁１１から突出する方向に移動させる往路移動時、すなわち、図１に仮想線で示すように、ランス管１４をバンドル３に沿って中央部分から他端側にかけて移動させる往路移動時と、ランス管１４を梁１１内に没入させる方向に移動させる復路移動時、すなわち、ランス管１４をバンドル３に沿って他端側から中央部分にかけて移動させる復路移動時とで、ランス管１４の噴射孔１４ａから噴射する蒸気の噴射圧力を変える圧力制御機構３０を備えており、この実施形態では、ランス管１４の往路移動時における蒸気の噴射圧力を所定の圧力（１０〜１５Ｎ／ｍ^２（Ｐａ））よりも５０〜８０％低く設定すると共に、ランス管１４の復路移動時における蒸気の噴射圧力を所定の圧力に設定するようになっている。

この圧力制御機構３０は、ボイラ側に配置されて噴射圧力を変える圧力調整手段としての減圧弁３１と、この減圧弁３１に調整指令を送る制御部３２と、噴射圧力の切換タイミングを制御部３２に出力する検知手段としてのリミットスイッチ３３を具備しており、このリミットスイッチ３３は、ランス管１４の往路移動端を検知するリミットスイッチを兼ねている。

なお、噴射圧力を変える圧力調整手段としては、減圧弁３１のほかに、蒸気供給管Ｓに設置する流量調節弁や遮断弁などの仕切り弁を採用してもよい。
上記した半抜き差しタイプのスートブロワ１０を用いて、ガスガスヒータ１のバンドル３の伝熱面３ａに堆積する灰を吹き払うに際しては、ランス駆動機構２０を作動させてランス管１４を軸心回りに回転させつつ、バンドル３に沿って中央部分と他端側との間で往復移動させ、このランス管１４の往復移動の間に、ランス管１４に蒸気供給管Ｓを介して蒸気を供給してその噴射孔１４ａからバンドル３の伝熱面３ａに向けて噴射する。

このとき、ランス管１４をバンドル３に沿って中央部分から他端側にかけて移動させる往路移動時には、圧力制御機構３０の減圧弁３１の作動により、このランス管１４の噴射孔１４ａからバンドル３の伝熱面３ａに向けて噴射する蒸気の噴射圧力を所定の圧力よりも低く設定して、バンドル３の伝熱面３ａに堆積する灰のうちの半分以上を吹き払う。
一方、圧力制御機構３０のリミットスイッチ３３がランス管１４の往路移動端を検知すると、噴射圧力の切換タイミングが制御部３２に出力され、ランス管１４をバンドル３に沿って他端側から中央部分にかけて移動させる復路移動時には、圧力制御機構３０の減圧弁３１の作動によって、このランス管１４の噴射孔１４ａからバンドル３の伝熱面３ａに向けて噴射する蒸気の噴射圧力を所定の圧力に設定して、往路移動時に除去し得なかったバンドル３の伝熱面３ａ上の灰を完全に吹き払う。

このように、１日に２，３回行うスートブロワ１０の運転時におけるランス管１４の往路移動時において、運転を停止している間にバンドル３の伝熱面３ａに堆積した灰のうちの半分以上を、所定の圧力よりも低い噴射圧力で噴射される蒸気によって吹き払うので、灰除去作業中に多数のフィンチューブ２に生じてしまう磨耗及び擦傷を極めて軽度に抑え得ることとなる。

また、このスートブロワ１０を用いたガスガスヒータ１の灰除去方法では、長尺状のランス管１４をバンドル３に沿って他端側に進行させた状態において、このランス管１４が撓んでその先端側がバンドル３の他端側に位置する伝熱面３ａに近づいてしまうが、上述したように、ランス管１４の往路移動時には、所定の圧力よりも低い噴射圧力で噴射される蒸気によって、バンドル３の伝熱面３ａに堆積した灰を吹き払うので、従来必要としていたプロテクタを用いなくても、フィンチューブ２に生じる磨耗及び擦傷の程度を軽く抑え得ることとなる。

なお、上記した実施形態では、本発明に係るスートブロワが半抜き差しタイプのスートブロワである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、全抜き差しタイプのスートブロワであってもよい。

１ ガスガスヒータ（熱交換器）
２ フィンチューブ
３ バンドル
３ａ 伝熱面
１０ スートブロワ
１４ ランス管
２０ ランス駆動機構
３０ 圧力制御機構

Claims (5)

1. 灰除去用流体を噴射する噴射孔を有し且つ軸心回りに回転しつつ該軸心方向に往復移動するランス管を備えたスートブロワを用いて、長尺状のフィンチューブを束ねて周囲を伝熱面としたバンドルを有する熱交換器の前記バンドルの伝熱面に堆積する灰を吹き払うに際して、
   前記ランス管を前記バンドルに沿って一端側ないし中央部分から他端側にかけて移動させる往路移動時には、該ランス管の噴射孔から前記バンドルの伝熱面に向けて噴射する灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも低く設定し、
   前記ランス管を前記バンドルに沿って他端側から中央部分ないし一端側にかけて移動させる復路移動時には、該ランス管の噴射孔から前記バンドルの伝熱面に向けて噴射する灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力に設定する
   ことを特徴とする熱交換器の灰除去方法。
2. 前記ランス管の往路移動時には、前記灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも５０〜８０％低く設定する請求項１に記載の熱交換器の灰除去方法。
3. 長尺状のフィンチューブを束ねて周囲を伝熱面としたバンドルを有する熱交換器の前記バンドルの伝熱面に堆積する灰を吹き払うスートブロワであって、
   灰除去用流体を前記バンドルの伝熱面に向けて噴射する噴射孔を有するランス管と、
   このランス管をその軸心回りに回転させつつ前記バンドルに沿って往復移動させるランス駆動機構を備えたスートブロワにおいて、
   前記ランス管が前記バンドルに沿って一端側ないし中央部分から他端側にかけて移動する往路移動時と、前記バンドルに沿って他端側から中央部分ないし一端側にかけて移動する復路移動時とで、該ランス管の噴射孔から噴射する灰除去用流体の噴射圧力を変える圧力制御機構を設けた
   ことを特徴とするスートブロワ。
4. 前記圧力制御機構は、前記ランス管の往路移動時における灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも低く設定し、該ランス管の復路移動時における灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力に設定する請求項３に記載のスートブロワ。
5. 前記圧力制御機構は、前記ランス管の往路移動時に、前記灰除去用流体の噴射圧力を所定の圧力よりも５０〜８０％低く設定する請求項４に記載のスートブロワ。

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