JP2017129341A - 多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法 - Google Patents

多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2017129341A
JP2017129341A JP2016011059A JP2016011059A JP2017129341A JP 2017129341 A JP2017129341 A JP 2017129341A JP 2016011059 A JP2016011059 A JP 2016011059A JP 2016011059 A JP2016011059 A JP 2016011059A JP 2017129341 A JP2017129341 A JP 2017129341A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
heat exchanger
transfer tube
tube unit
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016011059A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6618818B2 (ja
JP2017129341A5 (ja
Inventor
小山 智規
Tomonori Koyama
智規 小山
雅人 村山
Masahito Murayama
雅人 村山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd filed Critical Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Priority to JP2016011059A priority Critical patent/JP6618818B2/ja
Priority to US16/069,051 priority patent/US10697714B2/en
Priority to CN201680078628.0A priority patent/CN108463684B/zh
Priority to PCT/JP2016/074593 priority patent/WO2017126148A1/ja
Publication of JP2017129341A publication Critical patent/JP2017129341A/ja
Publication of JP2017129341A5 publication Critical patent/JP2017129341A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6618818B2 publication Critical patent/JP6618818B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/0219Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J1/00Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/06Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28GCLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/16Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28GCLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/16Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris
    • F28G1/166Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris from external surfaces of heat exchange conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28GCLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00Details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F28F2009/222Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
    • F28F2009/226Transversal partitions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/02Removable elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2280/00Mounting arrangements; Arrangements for facilitating assembling or disassembling of heat exchanger parts
    • F28F2280/06Adapter frames, e.g. for mounting heat exchanger cores on other structure and for allowing fluidic connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0131Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

【課題】簡素な構造により、熱交換器容器の内部に収容されている伝熱管の洗浄を効率良く行うことができ、エネルギー効率の高い運用を可能にする。
【解決手段】多管式熱交換器25は、筒状の熱交換器容器36と、この熱交換器容器36の内部に着脱可能に組み込まれる伝熱管ユニット38と、を備え、伝熱管ユニット38は、熱交換器容器36の内部長手軸方向に沿って延在する複数本の伝熱管50と、この伝熱管50を結束する結束部材(51を兼用)と、伝熱管ユニット38の中心軸線CLを共有するとともに、該中心軸線CLの軸方向に沿って離間した位置に設けられ、伝熱管ユニット38を、熱交換器容器36の外部に設けられた所定の回転支持部に支持可能にする複数の回転ジャーナル部51,52と、を備えている。
【選択図】図2

Description

本発明は、多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法に関するものである。
多管式熱交換器は、シェルアンドチューブ式とも呼ばれ、例えば横置きに設置された熱交換器容器(シェル)の内部に多数の伝熱管(チューブ)が束状に結束された伝熱管ユニットが収容された構成の熱交換器である。このような多管式熱交換器には、冷却または加熱されるべきプロセス液と、このプロセス液の温度を調整する温調液とが流される。
プロセス液は、熱交換器容器内部のシェル室に流される場合と、伝熱管の内部に流される場合とがある。例えばプロセス液が破砕スラグや砥粒のような硬質な粒子状の固体を多量に含む懸濁液の場合はシェル室に流されるのが一般的である。その理由は、一般にシェル室よりも伝熱管内部の方が流路形状がシンプルで流速が高まる傾向があり、懸濁液を伝熱管に通過させると、その研摩性により伝熱管の内部が摩耗減肉する懸念があるからである。
このようにシェル室に流される懸濁液が伝熱管の表面に接触することにより、徐々に伝熱管の表面に懸濁物質が付着・堆積して固着スケールとなり、この固着スケールに伝熱管の表面が覆われることによって伝熱性能が低下してしまう。このため、定期的に伝熱管の表面を洗浄して固着スケールを除去する必要がある。伝熱管を洗浄する場合は、熱交換器容器の一端側の水室形成蓋体(端板)を取り外し、内部にある伝熱管ユニットを軸方向に抜き出して、多数の伝熱管の外表面を、ブラシ、高圧水噴射、薬剤散布等で洗浄する。
また、特許文献1に記載されている多管式熱交換器およびその洗浄方法は、予め多管式熱交換器を中心軸線回りに回転可能な構造とした上で、シェル室に砂や金属球等の研摩固体粒子を一定量充填し、そのまま多管式熱交換器全体を回転させることにより、研摩固体粒子の研摩作用によって各伝熱管の表面に付着・堆積している固着性スケールを除去するものである。
特開昭58−33478号公報
熱交換器容器の内部から伝熱管ユニットを抜き出して洗浄する方法は、前述のように伝熱管ユニットが多数の伝熱管を束状に結束させた構造であることから、伝熱管ユニットの径方向中央部(深部)に位置する伝熱管の表面を洗浄するのが困難である。したがって、効果的に固着性スケールを除去することができない。
しかも、伝熱管ユニットは大型重量物であるため、洗浄仮設台に載せた状態で洗浄が行われるが、それ故に姿勢を容易に変化させることができず、例えば伝熱管ユニットの上部に高圧水噴射を行う場合には、専用の足場を仮設するかクレーン等で吊り上げて姿勢を変える等の予備作業が必要であり、これが洗浄効率を低下させる大きな原因となっていた。
特許文献1の洗浄方法は、熱交換器容器を回転可能な構造にしなければならないため、熱交換器容器に接続されるプロセス液と温調液の配管類を、熱交換器容器の端面に同軸状に接続することしかできず、このため配管レイアウト上の制約が大きくなる。しかも、配管類と熱交換器容器との間を相対回転可能にシール接続するためのシール構造部が複雑になるという難点がある。
このように、伝熱管ユニットの固着性スケールの除去は困難であるため、伝熱管の表面積全体において有効に伝熱性能が発揮される面積が全体の20〜30%程度に低下してしまい、エネルギー効率の高い運用ができなかった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、簡素な構造により、熱交換器容器の内部に収容されている伝熱管の洗浄を効率良く行うことができ、エネルギー効率の高い運用を可能にする、多管式熱交換器、その伝熱管洗浄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、本発明は、以下の手段を採用する。
即ち、本発明の第1態様に係る多管式熱交換器は、筒状の熱交換器容器と、前記熱交換器容器の内部に着脱可能に組み込まれる伝熱管ユニットと、を備え、前記伝熱管ユニットは、前記熱交換器容器の内部長手軸方向に沿って延在する複数本の伝熱管と、前記伝熱管を結束する結束部材と、前記伝熱管ユニットの中心軸線を共有するとともに、該中心軸線の軸方向に沿って離間した位置に設けられ、前記伝熱管ユニットを、前記熱交換器容器の外部に設けられた所定の回転支持部に支持可能にする複数の回転ジャーナル部と、を備えている。
本構成の多管式熱交換器によれば、伝熱管ユニットを洗浄する時は、伝熱管ユニットを熱交換器容器から取り出し、その複数の回転ジャーナル部を、熱交換器容器の外部に設けられた所定の回転支持部にそれぞれ支持させる。これにより、伝熱管ユニットは回転支持部に載置された状態で、中心軸線を中心に回転することができる。
このため、伝熱管ユニットを回転させながら、例えば高圧水噴射器等を用いることにより、伝熱管ユニットの径方向中央部(深部に位置する伝熱管の表面)まで効果的に洗浄することができる。
しかも、その際には、足場を仮設することなく、回転支持部の設置面(グランドレベルからの高圧水噴射等を行うことができるため、足場仮設等の予備作業が不要である。
これらにより、伝熱管の洗浄を効率良く行い、多管式熱交換器におけるエネルギー効率の高い運用を可能にすることができる。
さらに、伝熱管ユニットの洗浄は、多管式熱交換器を構成する熱交換器容器を現場に据え付けたまま、伝熱管ユニットのみを熱交換器容器の内部から取り外すものであるため、熱交換器容器に接続されているプロセス液と温調液の配管類を取り外す必要はない。したがって、多管式熱交換器を簡素に保つことができる。
上記構成の多管式熱交換器において、前記回転ジャーナル部の少なくとも1つは、前記結束部材を兼ねるものであり、複数の前記伝熱管が貫通固定されるとともに、その外周形状が円形である構成としてもよい。
本構成によれば、回転ジャーナル部が、伝熱管の結束部材として兼用されるため、伝熱管ユニットの部品点数が増加しない。このため、多管式熱交換器の構成を簡素に保つことができる。
回転ジャーナル部の外周形状を円形とすることにより、熱交換器容器の外部に設けられる回転支持部を簡素なローラー式のものとし、そのローラー上に回転ジャーナル部を載置するだけで、即座に伝熱管ユニットをその中心軸線回りに回転させることができる。
上記構成の多管式熱交換器において、前記回転ジャーナル部は、前記熱交換器容器の胴体と水室形成蓋体との間に挟まれて前記伝熱管の長手軸方向の位置を決める固定管板を兼ねるようにしてもよい。
本構成とすれば、回転ジャーナル部が、伝熱管の結束部材と、伝熱管の固定管板との両方を兼ねるため、伝熱管ユニットの構造が複雑化することを防止できる。
上記構成の多管式熱交換器において、前記回転ジャーナル部の少なくとも1つを、前記中心軸線に沿う柱状としてもよい。
本構成とすれば、回転ジャーナル部の形状を小型化・簡素化することができるため、回転ジャーナル部を設けることによるコストアップを最小限に抑えるとともに、多管式熱交換器の内部において回転ジャーナル部が熱交換作用を阻害することを防止することができる。
本発明の第2態様に係る多管式熱交換器の伝熱管洗浄方法は、筒状の熱交換器容器と、前記熱交換器容器の内部に収容される伝熱管ユニットと、を備えた多管式熱交換器の伝熱管洗浄方法であって、前記熱交換器容器の内部から前記伝熱管ユニットを取り出す取り出し工程と、前記伝熱管ユニットの長手軸方向に離間して複数箇所に設けられた回転ジャーナル部を、前記熱交換器容器の外部に設けられた所定の回転支持部に軸支させる軸支工程と、前記伝熱管ユニットを回転させながら、その伝熱管に付着した固着スケールを洗浄する洗浄工程と、前記洗浄が完了した前記伝熱管ユニットを前記熱交換器容器の内部に組み込む組み込み工程と、を備えたものである。
この多管式熱交換器の伝熱管洗浄方法によれば、熱交換器容器の内部から取り出した伝熱管ユニットの回転ジャーナル部を、熱交換器容器の外部に設けられた所定の回転支持部に軸支させれば、伝熱管ユニットを中心軸線回りに回転させることができる。したがって、高圧水噴射等によって伝熱管ユニットを効率良く洗浄し、多管式熱交換器におけるエネルギー効率の高い運用を可能にすることができる。
以上のように、本発明に係る多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法によれば、熱交換器容器の内部に収容されている伝熱管ユニットの洗浄を効率良く行い、伝熱管の表面を覆う固着スケールの除去率を高めて熱交換器としての性能を十分に引き出し、エネルギー効率の高い運用を可能にすることができる。
多管式熱交換器の一構造例を示す縦断面図である。 図1に示す多管式熱交換器の分解図であり、本発明の第1実施形態を示す図である。 第1実施形態の変形例を示す伝熱管ユニットの側面図である。 第1実施形態に係る伝熱管ユニットがメンテナンスフレームに設置された状態を示す平面図である。 同側面図である。 本発明の第2実施形態を示す伝熱管ユニットの側面図である。 第2実施形態に係る伝熱管ユニットがメンテナンスフレームに設置された状態を示す平面図である。 同側面図である。 本発明に係る多管式熱交換器の伝熱管洗浄方法の流れを説明するフロー図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
図1は、スラグ水冷却器25(多管式熱交換器)の第1実施形態を示す縦断面図であり、図2は図1に示すスラグ水冷却器25の分解図である。このスラグ水冷却器25は、例えば石炭ガス化炉においてスラグを搬送するスラグ排出システムの水(スラグ水W)を冷却水と熱交換させて冷却する用途のものであるが、この用途に限定されることはない。
このスラグ水冷却器25は、所謂シェルアンドチューブ式と呼ばれる形式のものであり、横置きに設置された円筒状の熱交換器容器36の内部のシェル室37に伝熱管ユニット38が着脱可能に組み込まれる構成である。熱交換器容器36は、一端が開放され、他端が閉塞された円筒状の胴体41と、この胴体41の開口部に液密的且つ着脱可能に固定される水室形成蓋体42とを備えている。
胴体41の周面には、本実施形態において冷却されるべきプロセス液であるスラグ水Wをシェル室37に流入させるスラグ水インレット44と、スラグ水Wをシェル室37から流出させるスラグ水アウトレット45とが長手軸方向に離間して設けられている。スラグ水インレット44には、図示しない循環ポンプの吐出口に繋がる配管が接続され、スラグ水アウトレット45には、図示しない石油ガス化炉のスラグホッパに繋がる配管が接続される。
水室形成蓋体42の内部は上下に二分され、例えば下側に入口チャンバ42A、上側に出口チャンバ42Bが画成されている。これらのチャンバ42A,42Bには、それぞれ冷却水インレット46、冷却水アウトレット47が設けられている。冷却水インレット46には図示しない冷却水供給系統から温調液である冷却水Cを供給する配管が接続され、冷却水アウトレット47にはシェル室37の内部で高温なスラグ水Wと熱交換した後の加熱された冷却水Cが冷却水供給系統に戻される配管が接続される。
伝熱管ユニット38は、熱交換器容器36(胴体41)の内部におけるシェル室37の長手軸方向に沿って延在する複数本の、例えばU字形状の伝熱管50と、これら複数本の伝熱管50を結束する結束部材としての回転ジャーナル部51と、伝熱管50のU字湾曲側の端部に設けられて回転ジャーナル部51と共通の中心軸線CLに沿う短い柱状の回転ジャーナル部52と、複数の邪魔板54…と、を備えて構成されている。
2つの回転ジャーナル部51,52は、伝熱管ユニット38の中心軸線CLを共有するとともに、該中心軸線CLの軸方向に沿って、伝熱管ユニット38の一端と他端とに離間した位置に設けられている。中心軸線CLは、伝熱管ユニット38全体の長手方向中心部を通る基準線であり、好ましくは伝熱管ユニット38全体の重量的に線対称な線(例えば重心を通る線)が良い。複数の邪魔板54は、U字形状の伝熱管50に対して例えば千鳥状に配置されている。伝熱管50の形状はU字形状に限らず、直線状もしくは他の湾曲形状であってもよい。また、邪魔板54の形状や位置等もこれに限定されない。
例えば、図3に変形例として示す伝熱管ユニット38Aのように、回転ジャーナル部52を、回転ジャーナル部51の背面から延ばして伝熱管ユニット38の中心軸線CLに沿って後方に延ばし、複数の邪魔板54を貫通させて、複数の伝熱管50のU字形状の間から、図1、図2に示す回転ジャーナル部52と同様に短く突出させるように構成してもよい。
こうすることにより、伝熱管50の束の端末にかかる荷重を、回転ジャーナル部51,52と、回転ジャーナル部52が貫通する複数の邪魔板54を介して、伝熱管50の束全体で分散保持し、回転ジャーナル部52端部の変形を少なくすることができる。また、伝熱管束端部の強度構造を変える必要が無くなる。
本実施形態において、例えば回転ジャーナル部51は円板形状であり、複数の伝熱管50を結束する結束部材を兼ねている。即ち、図1、図2では、U字形状の伝熱管50が1本のみ設けられているように見えるが、図面に直交する方向に複数の伝熱管50が重なって配列されており、これら複数の伝熱管50が回転ジャーナル部51を貫通し、溶接等によって回転ジャーナル部51に固定されている。これにより、各伝熱管50は互いに微小な間隔を空けて隣接している。回転ジャーナル部51,52は、後述するように、伝熱管ユニット38を熱交換器容器36の外部に設けられた所定の回転支持部(図4、図5に示すメンテナンスフレームM1)に支持可能にするものである。
図2に示すように、胴体41の開口部には締結フランジ41aが形成され、この締結フランジ41aと、水室形成蓋体42に形成された締結フランジ42aとの間に、環状のガスケット55a,55bを介して回転ジャーナル部51が挟まれる。そして、図示しない多数のボルトとナットとによって締結フランジ41a,42a,回転ジャーナル部51,ガスケット55a,55bが一体的に締結される。これにより、各伝熱管50の長手軸方向の位置が決められる。即ち、回転ジャーナル部51は、前記のように複数の伝熱管50を結束する結束部材であるとともに、伝熱管50の長手軸方向の位置を決める固定管板でもある。
各伝熱管50はそれぞれ往路50aと復路50bとを備えており、スラグ水冷却器25の組立状態(図1参照)において、往路50aが冷却水インレット46に連通し、復路50bが冷却水アウトレット47に連通する。図1に示すように、冷却水Cは、冷却水インレット46→入口チャンバ42A→伝熱管50の往路50a→復路50b→出口チャンバ42B→冷却水アウトレット47の順に流れる。
一方、スラグ水Wは、スラグ水インレット44からシェル室37の内部に流入し、伝熱管50のU字端部付近から回転ジャーナル部51側に向かって、千鳥状に設けられた複数の邪魔板54…を交互に潜りながらシェル室37内を流れ、各伝熱管50と十分に接触することにより、冷却水Cと熱交換されて冷却された後、スラグ水アウトレット45から流出する。
以上のように構成されたスラグ水冷却器25は、そのシェル室37内にスラグ水Wが通水される。このスラグ水Wは、図示しないスラグ分離装置によって大半のスラグが除去された水ではあるものの、完全に濾過された水ではないため、スラグの粒子が少量混入した懸濁液となっている。このため、長期に亘る運転により、スラグ水冷却器25のシェル室37内において、スラグ水Wに含まれるスラグの粒子が徐々に伝熱管ユニット38における伝熱管50の表面に付着・堆積して固着スケールとなり、伝熱管50の伝熱性能を低下させてしまう。
そこで、所定の運転時間が経過する毎に、スラグ水冷却器25の熱交換器容器36内部から伝熱管ユニット38が取り出されて洗浄が行われる。この伝熱管ユニット38の洗浄方法を、図2〜図5、および図9のフロー図を用いて説明する。
(1)取り出し工程
まず、熱交換器容器36の内部から伝熱管ユニット38を取り出す(取り出し工程S1)。この時には、クレーンやチェーンブロック等を使って、伝熱管ユニット38の少なくとも回転ジャーナル部51の付近を吊り上げながら胴体41から伝熱管ユニット38を引き出す。
(2)軸支工程
次に、伝熱管ユニット38の長手軸方向に離間して2箇所に設けられた回転ジャーナル部51,52を、スラグ水冷却器25の外部に設けられた所定のメンテナンスフレームM1(回転支持部)にそれぞれ軸支させる(軸支工程S2)。このメンテナンスフレームM1は、伝熱管ユニット38の近傍に予め設置しておいてもよいし、洗浄時のみ設置するようにしてもよい。
メンテナンスフレームM1は、例えば平坦な設置台61を有し、その上面の一端部に、左右一対のローラー支持ブロック62を介して支持ローラー63が軸支されている。これら左右一対の支持ローラー63の上に、伝熱管ユニット38の一端に設けられた円板形状の回転ジャーナル部51を載置する。このように回転ジャーナル部51は支持ローラー63上に載置されるため、その外周部は円滑であることが好ましい。
また、設置台61の上面後部には、例えば支柱65が立設され、その上端部に半割状の滑り軸受66が設けられている。この軸受66の上に、伝熱管ユニット38の他端に設けられた回転ジャーナル部52を載置する。これにより、伝熱管ユニット38はメンテナンスフレームM1に載置された状態で、中心軸線CLを中心に自在に回転することができる。
(3)洗浄工程
次に、伝熱管ユニット38を回転させながら、例えば高圧水噴射器やブラシ等を用いて伝熱管ユニット38を洗浄する(洗浄工程S3)。伝熱管ユニット38は、その中心軸線CL回りに回転するが、この中心軸線CLを、伝熱管ユニット38全体の重量的に線対称な線(重心等を通る線)とすることにより、作業員が片手で簡単に伝熱管ユニット38を回転させることができ、作業性が良くなる。こうして伝熱管ユニット38全体を回転させながら、万遍なく高圧水を噴射して、伝熱管50の表面に付着した固着スケールを剥離、洗浄する。
(4)組み込み工程
最後に、洗浄が完了した伝熱管ユニット38を再び熱交換器容器36の内部に組み込み(組み込み工程S4)、洗浄作業の完了となる。
以上のように、本実施形態に係るスラグ水冷却器25およびその洗浄方法によれば、下記の効果が奏される。
即ち、熱交換器容器36の内部から取り出した伝熱管ユニット38をメンテナンスフレームM1に載置(軸支)した状態で、この伝熱管ユニット38を回転させながら、例えば高圧水噴射器等を用いて伝熱管ユニット38を洗浄することができる。このため、伝熱管ユニット38全体を万遍なく洗浄することができ、特に、これまで困難であった伝熱管ユニット38の深部に位置する伝熱管50に付着している固着スケールまで剥離、洗浄することができる。
しかも、その際には、伝熱管ユニット38を回転させることにより、あらゆる位置から高圧水噴射を行うことができる。したがって、メンテナンスフレームM1の設置面(グランドレベル)からの高圧水噴射等を行うことができる。このため、従来のような足場仮設等の予備作業が不要である。これらにより、伝熱管50の洗浄を効率良く行い、スラグ水冷却器25のような多管式熱交換器におけるエネルギー効率の高い運用を可能にすることができる。
伝熱管ユニット38の洗浄は、スラグ水冷却器25を構成する熱交換器容器36を現場に据え付けたまま、伝熱管ユニット38のみを熱交換器容器36の内部から取り外すものであるため、熱交換器容器36に接続されているスラグ水Wと冷却水の配管類を取り外す必要はない。したがって、スラグ水冷却器25の配管接続部等に特別なシール構造部を設ける必要がなく、構造を簡素に保ってコストの上昇や信頼性の低下を回避することができる。
伝熱管ユニット38の回転ジャーナル部51は、伝熱管50を纏める結束部材を兼ねるものであり、複数の伝熱管50が貫通固定されるとともに、その外周形状が円形である。このように、回転ジャーナル部51が伝熱管50の結束部材として兼用されるため、伝熱管ユニット38の部品点数が増加しない。このため、スラグ水冷却器25の構成を簡素に保つことができる。
しかも、回転ジャーナル部51の外周形状を円形とすることにより、熱交換器容器36の外部に設けられるメンテナンスフレームM1を簡素なローラー式のものとすることができ、伝熱管ユニット38を中心軸線CL回りに容易に回転させることができる。
回転ジャーナル部51は、熱交換器容器36の胴体41と水室形成蓋体42との間に挟まれて伝熱管50の長手軸方向の位置を決める固定管板をも兼ねている。このため、回転ジャーナル部51が、伝熱管50の結束部材と、伝熱管50の固定管板との両方を兼ねており、これによって伝熱管ユニット38の構造が複雑化することを防止できる。
一方、回転ジャーナル部52を、伝熱管ユニット38の中心軸線CLに沿う柱状としたため、回転ジャーナル部52の形状を小型化・簡素化することができる。したがって、回転ジャーナル部52を設けることによるコストアップを最小限に抑えるとともに、スラグ水冷却器25の内部において回転ジャーナル部52が熱交換作用を阻害することを防止することができる。なお、上記実施形態では、回転ジャーナル部52を下方から支持するようにしたが、上方から吊り下げて支持するようにしてもよい。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図6〜図8を参照しながら説明する。ここに示す伝熱管ユニット38Bは、第1実施形態の伝熱管ユニット38における柱状の回転ジャーナル部52の代わりに、回転ジャーナル部51と同様な円板状の回転ジャーナル部70が設けられている点で第1実施形態の伝熱管ユニット38と相違し、その他の部分は同一である。したがって、同一の構成部には同一符号を付して説明を省略する。
図6に示すように、回転ジャーナル部70は、回転ジャーナル部51と同じく、複数の伝熱管50を貫通させて纏める結束部材でもあり、円形の板状をなし、その外周部は円滑である。その外径は、図2に示す熱交換器容器36(胴体41)の内部にスムーズに挿入できる大きさとされている。つまり、回転ジャーナル部51よりも小径である。なお、この回転ジャーナル部70には複数の液体流通孔71が穿設してあり、熱交換器容器36の内部(シェル室37)におけるスラグ水Wの流通を妨げないようになっている。
一方、この伝熱管ユニット38Bを洗浄する際に、これを支持して回転させるメンテナンスフレームM2は、図7、図8に示すように、伝熱管ユニット38Bの回転ジャーナル部70の部分を支持する構造が第1実施形態のメンテナンスフレームM1と異なっている。具体的には、回転ジャーナル部51側を支持するローラー支持ブロック62および支持ローラー63と同様な、ローラー支持ブロック72および支持ローラー73を備えている。即ち、伝熱管ユニット38Bは、その長手軸方向の両端部が支持ローラー63,73で支持されて回転自在とされる。
このように、伝熱管ユニット38Bの後部側の回転ジャーナル部70を、回転ジャーナル部51と同様な円板状とすることにより、メンテナンスフレームM2を簡素なローラー式のものとし、そのローラー63,73の上に回転ジャーナル部51,70を載置するだけで、即座に伝熱管ユニット38Bをその中心軸線CL回りに回転させることができる。このため、洗浄作業を一段と効率良く行うことができる。
以上のように、本実施形態に係るスラグ水冷却器25(多管式熱交換器)、その伝熱管洗浄方法によれば、熱交換器容器の内部に収容されている伝熱管ユニットの洗浄を効率良く行い、伝熱管の表面を覆う固着スケールの除去率を高めて熱交換器としての性能を十分に引き出し、エネルギー効率の高い運用を可能にすることができる。
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、上記実施形態では石油ガス化プラントにおけるスラグ排出システムに備えられたスラグ水冷却器25に本発明を適用した例について説明したが、これ限らず、他の幅広い技術分野における多管式熱交換器にも本発明を適用することができる。
25 スラグ水冷却器(多管式熱交換器)
36 熱交換器容器
38,38A,38B 伝熱管ユニット
41 胴体
42 水室形成蓋体
50 伝熱管
51 回転ジャーナル部(結束部材、固定管板)
52,70 回転ジャーナル部
CL 中心軸線
M1,M2 メンテナンスフレーム(回転支持部)
S1 取り出し工程
S2 軸支工程
S3 洗浄工程
S4 組み込み工程

Claims (5)

  1. 筒状の熱交換器容器と、
    前記熱交換器容器の内部に着脱可能に組み込まれる伝熱管ユニットと、を備え、
    前記伝熱管ユニットは、前記熱交換器容器の内部長手軸方向に沿って延在する複数本の伝熱管と、
    前記伝熱管を結束する結束部材と、
    前記伝熱管ユニットの中心軸線を共有するとともに、該中心軸線の軸方向に沿って離間した位置に設けられ、前記伝熱管ユニットを、前記熱交換器容器の外部に設けられた所定の回転支持部に支持可能にする複数の回転ジャーナル部と、
    を備えた多管式熱交換器。
  2. 前記回転ジャーナル部の少なくとも1つは、前記結束部材を兼ねるものであり、複数の前記伝熱管が貫通固定されるとともに、その外周形状が円形である請求項1に記載の多管式熱交換器。
  3. 前記回転ジャーナル部は、前記熱交換器容器の胴体と水室形成蓋体との間に挟まれて前記伝熱管の長手軸方向の位置を決める固定管板を兼ねる請求項2に記載の多管式熱交換器。
  4. 前記回転ジャーナル部の少なくとも1つは、前記中心軸線に沿う柱状である請求項1から3のいずれかに記載の多管式熱交換器。
  5. 筒状の熱交換器容器と、
    前記熱交換器容器の内部に収容される伝熱管ユニットと、を備えた多管式熱交換器の伝熱管洗浄方法であって、
    前記熱交換器容器の内部から前記伝熱管ユニットを取り出す取り出し工程と、
    前記伝熱管ユニットの長手軸方向に離間して複数箇所に設けられた回転ジャーナル部を、前記熱交換器容器の外部に設けられた所定の回転支持部に軸支させる軸支工程と、
    前記伝熱管ユニットを回転させながら、その伝熱管に付着した固着スケールを洗浄する洗浄工程と、
    前記洗浄が完了した前記伝熱管ユニットを前記熱交換器容器の内部に組み込む組み込み工程と、
    を備えた多管式熱交換器の伝熱管洗浄方法。
JP2016011059A 2016-01-22 2016-01-22 多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法 Active JP6618818B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016011059A JP6618818B2 (ja) 2016-01-22 2016-01-22 多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法
US16/069,051 US10697714B2 (en) 2016-01-22 2016-08-24 Multiple tube-type heat exchanger and heat transfer tube cleaning method for same
CN201680078628.0A CN108463684B (zh) 2016-01-22 2016-08-24 多管式热交换器、多管式热交换器的传热管清洗方法
PCT/JP2016/074593 WO2017126148A1 (ja) 2016-01-22 2016-08-24 多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016011059A JP6618818B2 (ja) 2016-01-22 2016-01-22 多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2017129341A true JP2017129341A (ja) 2017-07-27
JP2017129341A5 JP2017129341A5 (ja) 2018-10-18
JP6618818B2 JP6618818B2 (ja) 2019-12-11

Family

ID=59362567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016011059A Active JP6618818B2 (ja) 2016-01-22 2016-01-22 多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10697714B2 (ja)
JP (1) JP6618818B2 (ja)
CN (1) CN108463684B (ja)
WO (1) WO2017126148A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021521399A (ja) * 2018-04-06 2021-08-26 サーマル エンジニアリング インターナショナル (ユーエスエイ) インコーポレイテッド 二方向型の自己付勢ガスケット

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7098512B2 (ja) * 2018-12-03 2022-07-11 三菱重工業株式会社 流路抵抗体、及び熱交換器
CN109974479A (zh) * 2019-04-28 2019-07-05 浙江康利德科技有限公司 壳管换热器
CN110145947A (zh) * 2019-06-19 2019-08-20 哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司 一种高温高压压缩空气换热器结构

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4633018Y1 (ja) 1969-04-18 1971-11-15
US3703905A (en) * 1970-06-26 1972-11-28 Hydro Vel Services Inc Heat exchanger cleaning system
JPS5212201Y1 (ja) 1975-03-06 1977-03-17
JPS5212201U (ja) * 1975-07-10 1977-01-28
US4049048A (en) * 1975-12-19 1977-09-20 Borg-Warner Corporation Finned tube bundle heat exchanger
JPS52120446A (en) 1976-04-02 1977-10-08 Itsuo Takeshita Device for automatically cleaning tube bundle in heat exchanger
JPS5833478B2 (ja) 1977-03-03 1983-07-20 株式会社荏原製作所 多管式熱交換機の浄化方法とその装置
US4548260A (en) * 1983-03-11 1985-10-22 American Precision Industries, Inc. Heat exchanger
JPS61256198A (ja) 1985-05-04 1986-11-13 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd 管束洗浄装置
CN101266108A (zh) * 2008-05-07 2008-09-17 哈尔滨工业大学 具有快速除污功能的管壳式换热器
JP2010190459A (ja) 2009-02-17 2010-09-02 Kamtec Co Ltd 熱交換器用管束洗浄装置
CN103398396A (zh) * 2013-07-31 2013-11-20 无锡市华通电力设备有限公司 旋转式暖风器的暖风器单片
US9612063B2 (en) * 2014-07-31 2017-04-04 Altex Industries Inc. Support for a heat exchanger tube bundle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021521399A (ja) * 2018-04-06 2021-08-26 サーマル エンジニアリング インターナショナル (ユーエスエイ) インコーポレイテッド 二方向型の自己付勢ガスケット

Also Published As

Publication number Publication date
US20190017756A1 (en) 2019-01-17
JP6618818B2 (ja) 2019-12-11
US10697714B2 (en) 2020-06-30
CN108463684A (zh) 2018-08-28
CN108463684B (zh) 2020-06-09
WO2017126148A1 (ja) 2017-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6618818B2 (ja) 多管式熱交換器、その伝熱管洗浄方法
JP6996037B2 (ja) 原子力発電所のピットタンクのアクティブフィルター
CN207816061U (zh) 一种用于含固体颗粒流体换热器
CN110411238A (zh) 一种纯电动汽车冷却系统用热交换器
JP2008116196A (ja) 管式熱交換器
CN103316858B (zh) 清洗机
JPH11264676A (ja) 流体冷却装置及び流体冷却方法
CN107606975A (zh) 一种管式换热器
CN211717224U (zh) 一种能够进行拆卸清洗的化工加工用列管式换热器
JP2013088094A (ja) 熱交換器の運転方法
US3854523A (en) Liquid heat exchange system
CN116294710A (zh) 一种化工用分段式换热器
CN109972154A (zh) 一种酸洗钢管处理用热水池及处理工艺
JP4889786B2 (ja) 温排水回収熱交換器及び温排水回収熱交換装置
CN214120920U (zh) 一种换热器清洗装置
CN104089523A (zh) 一种在线清洗换热器管束表面结垢的方法
CN202683531U (zh) 用于油系统清洗的大流量冲洗装置
CN106378342A (zh) 一种卧式再沸器不停机除垢装置
JP5807926B2 (ja) メカニカルシール用クーラ
CN207395563U (zh) 一种甲醇制烯烃换热器的在线清洗装置
CN206905594U (zh) 一种管式冷却器
CN211679138U (zh) 一种便捷式多用途的高效清洗系统
CN104014184A (zh) 油液过滤器
CN215003075U (zh) 一种改进型冷却器
CN216205629U (zh) 固体颗粒的清洗装置以及换热系统

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180903

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190716

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190913

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6618818

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350