JP2021011959A - 熱交換器および排煙処理装置並びに熱交換器の交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器および排煙処理装置並びに熱交換器の交換方法において、熱交換性能の低下を抑制すると共に、下流側に配置される各種機器の性能の低下を抑制する。【解決手段】ガス導入部２１およびガス排出部２２を有するハウジング１１と、ハウジング１１の内部に配置される複数の伝熱管２３，２４と、複数の第１伝熱管２３の一端部２３ｃが連結される上部ヘッダ１５と、複数の第２伝熱管２４の一端部２４ｃが連結される下部ヘッダ１６と、複数の第１伝熱管２３の中間部に連結される中間ヘッダ１７と、中間ヘッダ１７の外部から中間ヘッダ１７の内部における複数の第１伝熱管２３の連結部２３ｄ，２３ｅにアクセスするアクセス部１８とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、排煙処理装置などで使用される熱交換器、熱交換器を備える排煙処理装置、熱交換器の交換方法に関するものである。

火力発電設備などに設けられる排煙処理装置は、脱硝装置と、熱回収装置と、電気集塵装置と、送風装置と、脱硫装置と、再加熱器などから構成される。この排煙処理装置にて、例えば、熱回収装置は、熱交換器であり、排ガスの導入部と排出部を有するハウジングと、ハウジングの内部に配置されて熱媒体が流れる複数の伝熱管とで構成される。そのため、導入部からハウジングの内部に導入された排ガスと、複数の伝熱管の内部を流れる熱媒体との間で熱交換することで、熱媒体が排ガスの熱を回収する。このような熱交換器としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２０１７−１８０９５１号公報

上述した排煙処理装置で使用される熱回収装置にて、排ガスは、ばいじんを含んでおり、ハウジングの内部にばいじんを含んだ排ガスが導入される。伝熱管は、素管の外周部にフィンが固定されたフィンチューブであり、フィンチューブは、排ガスに含まれるばいじんが接触することで摩耗が発生し、素管が損傷して熱媒体（例えば、水）の漏洩が発生することがある。また、排ガスは、硫黄酸化物を含んでおり、フィンチューブは、漏洩した熱媒体（例えば、水）の影響を受けて腐食する。更に、熱回収装置は、フィンチューブに付着したばいじんを除去するための除じん装置が設けられる。除じん装置は、伝熱管の上方から多数の鋼球を散布することで、フィンチューブに付着したばいじんを除去する。このとき、多数の鋼球が伝熱管に接触することで、フィンチューブが減肉して熱媒体の漏洩が発生することがある。

伝熱管（フィンチューブ）が損傷すると、損傷した伝熱管の入口部と出口部を止栓して使用不能とする。一部の伝熱管（フィンチューブ）が損傷して使用不能になると、伝熱管の伝熱面積が減少し、熱回収装置としての熱回収性能が低下し、排出される排ガスの温度が上昇する。熱回収装置より下流側に設けられる電気集塵装置は、排ガスの温度が低いほど除じん性能が高いものであり、処理する排ガスの温度が上昇すると、除じん性能が低下してしまうという課題がある。また、排ガスの温度が上昇すると、排ガスのボリュームが増加し、処理系統内で排ガスを流動させる送風装置の通風損失が上昇し、送風装置の負荷が上昇して必要とする駆動力が増大してしまうという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、熱交換性能の低下を抑制すると共に、下流側に配置される各種機器の性能の低下を抑制する熱交換器および排煙処理装置並びに熱交換器の交換方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための熱交換器は、ガス導入部およびガス排出部を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に配置される複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の一端部が連結される第１ヘッダと、前記複数の伝熱管の他端部が連結される第２ヘッダと、前記複数の伝熱管の中間部に連結される中間ヘッダと、前記中間ヘッダの外部から前記中間ヘッダの内部における前記複数の伝熱管の連結部にアクセスするアクセス部と、を備えることを特徴とする。

そのため、複数の伝熱管の中間部に中間ヘッダを連結し、中間ヘッダの外部から内部における複数の伝熱管の連結部にアクセスするアクセス部を設けることから、作業者は、アクセス部を用いて中間ヘッダにおける複数の伝熱管の連結部にアクセスすることができる。このとき、作業者は、第１ヘッダ側の複数の伝熱管や第２ヘッダ側の複数の伝熱管に対するリーク検査を実施することができると共に、リークが発生している第１ヘッダ側の伝熱管または第２ヘッダ側の伝熱管に対する止栓処理を実施することができる。この止栓処理は、第１ヘッダ側の伝熱管または第２ヘッダ側の伝熱管に対して個別に実施することができる。その結果、伝熱管の全長にわたって止栓して使用不能とする必要がなくなり、熱交換性能の低下を抑制することができ、下流側に配置される各種機器の性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記アクセス部は、前記中間ヘッダにおける前記第１ヘッダ側に連結される前記複数の伝熱管の連結部と、前記中間ヘッダにおける前記第２ヘッダ側に連結される前記複数の伝熱管の連結部との少なくともいずれか一方にアクセス可能であることを特徴とする。

そのため、アクセス部が中間ヘッダにおける第１ヘッダ側の複数の伝熱管の連結部と中間ヘッダにおける第２ヘッダ側の複数の伝熱管の連結部との少なくともいずれか一方にアクセス可能であることから、複数の伝熱管に対するリーク検査と止栓処理を容易に実施することができる。

本発明の熱交換器では、前記複数の伝熱管は、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダとの間で直列に連結される複数の第１伝熱管と複数の第２伝熱管とを有し、前記中間ヘッダは、前記複数の第１伝熱管の中間部に設けられることを特徴とする。

そのため、複数の伝熱管として、複数の第１伝熱管と複数の第２伝熱管とを設け、中間ヘッダを複数の第１伝熱管の中間部に設けることから、中間ヘッダと複数の第１伝熱管とが組み付けられた状態でハウジングに組付けることができ、組付け作業性を向上することができる。

本発明の熱交換器では、前記複数の第１伝熱管は、長さが前記複数の第２伝熱管の長さより短いことを特徴とする。

そのため、第１伝熱管の長さが第２伝熱管の長さより短いことから、損傷しやすい側に第１伝熱管を配置することで、伝熱管における使用不能とする領域を短くして熱交換性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダと前記中間ヘッダは、前記ハウジングの同じ側に配置されることを特徴とする。

そのため、第１ヘッダと第２ヘッダと中間ヘッダをハウジングの同じ側に配置することから、複数の伝熱管に対するリーク検査と止栓処理をハウジングの同じ側から実施することができ、作業性を向上することができる。

本発明の熱交換器では、前記複数の伝熱管は、少なくとも前記ガス導入部側の高温バンドルと前記ガス排出部側の低温バンドルとを有し、前記中間ヘッダは、前記高温バンドルに設けられることを特徴とする。

そのため、中間ヘッダをガス導入部側の高温バンドルに設けることから、ばいじんの接触により損傷しやすい第１ヘッダと中間ヘッダとの間の伝熱管の長さが短くなり、伝熱管における使用不能とする領域を短くして熱交換性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記ガス導入部および前記高温バンドルは、前記ハウジングにおける鉛直方向の上部側に配置され、前記ガス排出部および前記低温バンドルは、前記ハウジングにおける鉛直方向の下部側に配置されることを特徴とする。

そのため、ガス導入部および高温バンドルをハウジングの上部側に配置し、ガス排出部および低温バンドルをハウジングの下部側に配置することから、複数の鋼球を用いた除じん装置を適用したとき、損傷しやすい上部側の伝熱管の長さが短くなり、伝熱管における使用不能とする領域を短くして熱交換性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記複数の伝熱管は、少なくとも前記ガス導入部側の高温バンドルと前記ガス排出部側の低温バンドルとを有し、前記中間ヘッダは、前記低温バンドルに設けられることを特徴とする。

そのため、中間ヘッダを低温バンドルに設けることから、腐食により損傷しやすい第２ヘッダと中間ヘッダの伝熱管の長さが短くなり、伝熱管における使用不能とする領域を短くして熱交換性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記複数の伝熱管は、前記ハウジング内に格子状または千鳥格子状に配置され、前記ハウジングは、内壁面から前記複数の伝熱管側に突出する複数の案内部が設けられ、複数の案内部は、前記複数の伝熱管同士の隙間と同様の隙間を空けて配置されることを特徴とする。

そのため、複数の伝熱管とハウジングの内壁面から突出する複数の案内部とを格子状または千鳥格子状に配置することから、排ガスが複数の伝熱管および複数の案内部を縫うように流れることで、熱交換効率を向上することができる。また、複数の鋼球を用いた除じん装置を適用したとき、鋼球の接触による複数の伝熱管の局所的な減肉を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、外部から前記ハウジングの内部に配置される前記複数の伝熱管を視認可能な視認部が設けられることを特徴とする。

そのため、視認部によりハウジングの外部から複数の伝熱管を視認することができ、複数の伝熱管の状態を頻繁に把握することができ、複数の伝熱管の補修や交換などを適確なタイミングで実施することができる。

本発明の熱交換器では、前記第１ヘッダと前記中間ヘッダとの間または前記第２ヘッダと前記中間ヘッダとの間に、前記複数の伝熱管を迂回するバイパス管が設けられることを特徴とする。

そのため、第１ヘッダと中間ヘッダとを連結する伝熱管、または、第２ヘッダと中間ヘッダとを連結する伝熱管の止栓本数が増加したとき、バイパス管を利用することで、熱交換性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記第１ヘッダは、内部を複数の第１空間部に区画する第１仕切板が設けられ、前記複数の第１空間部に対してそれぞれ熱媒体供給部が設けられると共に、前記熱媒体供給部に第１開閉弁が設けられる一方、前記第２ヘッダは、内部を複数の第２空間部に区画する第２仕切板が設けられ、前記複数の第２空間部に対してそれぞれ熱媒体排出部が設けられると共に、前記熱媒体排出部に第２開閉弁が設けられることを特徴とする。

そのため、第１ヘッダと中間ヘッダと第２ヘッダとを流れる熱媒体の熱交換経路が複数確保されることとなり、一つの熱交換経路をメンテナンスするときに、他の熱交換経路を用いて熱交換を行うことで、運転を継続することができる。

また、本発明の排煙処理装置は、排ガスに含まれる窒素酸化物を除去する脱硝装置と、脱硝後の前記排ガスの熱の一部を回収する前記熱交換器が適用される熱回収装置と、熱回収後の前記排ガスに含まれるばいじんを除去する集塵装置と、集塵後の前記排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、脱硫後の前記排ガスを再加熱する再加熱器と、を備えることを特徴とする。

そのため、熱回収装置にて、リークが発生している第１ヘッダ側の伝熱管または第２ヘッダ側の伝熱管に対する止栓処理を個別に実施することができ、その結果、伝熱管の全長にわたって止栓して使用不能とする必要がなくなり、熱交換性能の低下を抑制することができ、排ガスの温度上昇を抑制して下流側に配置される集塵装置の性能の低下を抑制することができる。

また、本発明の熱交換器の交換方法は、ガス導入部およびガス排出部を有するハウジングの内部に複数の第１伝熱管から構成される高温バンドルと複数の第２伝熱管から構成される低温バンドルが収容され、前記複数の第１伝熱管の一端部に第１ヘッダが連結され、前記複数の第２伝熱管の一端部に第２ヘッダが連結され、前記複数の第１伝熱管の他端部と前記複数の第２伝熱管の他端部が連結される熱交換器の交換方法において、前記複数の第１伝熱管の他端部と前記複数の第２伝熱管の他端部の連結を解除する工程と、前記ハウジングから前記高温バンドルを取り出す工程と、複数の第１伝熱管の中間部に中間ヘッダが装着された新しい高温バンドルを前記ハウジングに装着する工程と、前記新しい高温バンドルの複数の第１伝熱管の他端部と前記複数の第２伝熱管の他端部を連結する工程と、を有することを特徴とする。

そのため、ハウジングに装着された新しい高温バンドルは、複数の第１伝熱管の中間部に中間ヘッダが装着されていることから、作業者は、中間ヘッダから複数の第１伝熱管や複数の第２伝熱管に対するリーク検査を実施することができると共に、リークが発生している第１伝熱管または第２伝熱管に対する止栓処理を実施することができる。この止栓処理は、第１伝熱管または第２伝熱管に対して個別に実施することができる。その結果、伝熱管の全長にわたって止栓して使用不能とする必要がなくなり、熱交換性能の低下を抑制することができ、下流側に配置される各種機器の性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器の交換方法では、前記ハウジングから取り出す前記高温バンドルの前記第１伝熱管の熱交換面積より広い熱交換面積の前記第１伝熱管を有する前記新しい高温バンドルを前記ハウジングに装着することを特徴とする。

そのため、高温バンドルを交換した後の熱交換器は、熱交換面積がより広くなることから、伝熱管が損傷して一部の伝熱管を止栓して使用不能としても、熱交換性能の低下が抑制され、下流側に配置される各種機器の性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器の交換方法では、前記複数の第２伝熱管により中温バンドルと前記低温バンドルが構成され、前記複数の第１伝熱管の他端部と前記中温バンドルを構成する前記複数の第２伝熱管の他端部の連結を解除し、前記ハウジングから前記高温バンドルを取り出し、複数の第１伝熱管の中間部に中間ヘッダが装着された新しい高温バンドルを前記ハウジングに装着した後、前記新しい高温バンドルの複数の第１伝熱管の他端部と前記中温バンドルを構成する前記複数の第２伝熱管の他端部を連結することを特徴とする。

そのため、伝熱管の全長にわたって止栓して使用不能とする必要がなくなり、熱交換性能の低下を抑制することができ、下流側に配置される各種機器の性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器の交換方法では、前記ハウジングから前記高温バンドルを取り出した後、複数の第３伝熱管から構成される中温バンドルを前記ハウジングに装着し、前記中温バンドルの複数の第３伝熱管の一端部と前記複数の第２伝熱管の他端部を連結し、複数の第１伝熱管の中間部に中間ヘッダが装着された新しい高温バンドルを前記ハウジングに装着し、前記新しい高温バンドルの複数の第１伝熱管の他端部と前記複数の第１伝熱管の他端部を連結することを特徴とする。

そのため、伝熱管の全長にわたって止栓して使用不能とする必要がなくなり、熱交換性能の低下を抑制することができ、下流側に配置される各種機器の性能の低下を抑制することができる。

本発明の熱交換器および排煙処理装置並びに熱交換器の交換方法によれば、熱交換性能の低下を抑制することができると共に、下流側に配置される各種機器の性能の低下を抑制することができる。

図１は、第１実施形態の排煙処理装置を表す構成図である。 図２は、第１実施形態の熱交換器としての熱回収装置を表す構成図である。 図３は、熱回収装置の側部を表す正面概略図である。 図４は、熱回収装置を表す側面図である。 図５は、熱回収装置の上部ヘッダ及び下部ヘッダを表す断面図である。 図６は、伝熱管としてのフィンチューブを表す概略図である。 図７は、排ガス案内部材の取付状態を表す断面図である。 図８は、第２実施形態の熱交換器としての熱回収装置を表す側面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の排煙処理装置を表す構成図である。

第１実施形態において、図１に示すように、排煙処理装置１００は、各種の発電プラントや工場などにて、ボイラ１１１から排出される排ガス（排煙）Ｇが煙突１１２から放出される過程で、排ガスＧに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、ばいじん、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去するものである。

排煙処理装置１００は、脱硝装置１０１と、熱回収装置１０２と、電気集塵装置１０３と、送風装置１０４と、脱硫装置１０５と、再加熱装置１０６と、送風装置１０７とを備える。送風装置１０４，１０７が駆動することで、ボイラ１１１から排出される排ガスＧは、脱硝装置１０１、熱回収装置１０２、電気集塵装置１０３、脱硫装置１０５、再加熱装置１０６を通って煙突１１２に送られる。

脱硝装置１０１は、内部に触媒が充填される。脱硝装置１０１は、ボイラ１１１から排出された排ガスＧが触媒に導入され、触媒に還元剤として注入されるアンモニア（ＮＨ_３）により、排ガスＧに含まれる窒素酸化物を水と窒素に還元して無害化する。脱硝装置１０１により脱硝処理された排ガスＧは、ガスガスヒータなどの熱交換器としての熱回収装置１０２に導入される。

熱回収装置１０２は、排ガスＧと熱媒体（水など）との間で熱交換することで、排ガスＧから熱を回収する。熱回収装置１０２で熱回収された排ガスＧは、電気集塵装置１０３に導入される。電気集塵装置１０３は、排ガスＧからばいじんを除去する。

電気集塵装置１０３で煤塵が除去された排ガスＧは、脱硫装置１０５に導入される。脱硫装置１０５は、石灰石（ＣａＣＯ_３）により、排ガスＧ中の硫黄酸化物を吸収除去し、副生成物として石膏（ＣａＳＯ_４．２Ｈ_２Ｏ）を生成する。

脱硫装置１０５により脱硫処理された排ガスＧは、ガスガスヒータの再加熱装置１０６に導入される。再加熱装置１０６は、熱回収装置１０２との間で熱媒体を循環する過程で、熱回収装置１０２により回収された熱により排ガスＧを加熱する。熱回収装置１０２と再加熱装置１０６とは、第１熱媒体循環ラインＬ１１と第２熱媒体循環ラインＬ１２とが設けられる。第１熱媒体循環ラインＬ１１は、循環ポンプ１０８が設けられ、熱媒体を再加熱装置１０６から熱回収装置１０２に戻す。第２熱媒体循環ラインＬ１２は、ヒータ１０９が設けられ、熱媒体を熱回収装置１０２から再加熱装置１０６に供給する。

排ガスＧは、脱硫装置１０５で脱硫処理されることで温度が低下し、低温のままでは拡散しにくく白煙になるおそれがある。再加熱装置１０６は、排ガスＧを再加熱することで昇温させ、白煙を生じることなく煙突１１２から大気に開放する。

第１実施形態では、本発明の熱交換器および熱交換器の交換方法を、上述した排煙処理装置１００における熱回収装置１０２に適用して説明する。

図２は、第１実施形態の熱交換器としての熱回収装置を表す構成図、図３は、熱回収装置の側部を表す正面概略図、図４は、熱回収装置を表す側面図である。

図２から図４に示すように、熱回収装置１０２は、ハウジング１１と、複数のバンドル１２，１３，１４と、上部ヘッダ(第１ヘッダ)１５と、下部ヘッダ（第２ヘッダ）１６と、中間ヘッダ１７と、アクセス部１８とを備える。

ハウジング１１は、中空の箱型形状をなし、鉛直方向における上部に排ガスＧを導入するガス導入部２１が設けられ、鉛直方向の下部に排ガスＧを排出するガス排出部２２が設けられる。そのため、ハウジング１１は、鉛直方向における上部および下部が開口し、４個の側部により囲まれた箱型形状をなす。

ハウジング１１は、内部に鉛直方向における上部から順に、高温バンドル１２、中温バンドル１３、低温バンドル１４が積層するように配置されている。複数のバンドル１２，１３，１４は、ハウジング１１の内部に配置される複数の伝熱管２３，２４により構成される。第１伝熱管２３は、長さが第２伝熱管２４の長さより短いものであり、第１伝熱管２３と第２伝熱管２４は、直列に連結される。複数の第１伝熱管２３は、高温バンドル１２の一部を構成し、複数の第２伝熱管２４は、高温バンドル１２の一部と中温バンドル１３と低温バンドル１４を構成する。複数の伝熱管２３，２４は、水平方向に沿う直線部２３ａ，２４ａと、Ｕ字状に湾曲する湾曲部２３ｂ，２４ｂとから構成される。また、複数の伝熱管２４は、複数の第３伝熱管２５と複数の第４伝熱管２６が直列に連結されて構成される。

すなわち、ハウジング１１の上部で、複数の第１伝熱管２３は、直線部２３ａと湾曲部２３ｂが交互に連結されて構成され、ハウジング１１の下部で、複数の伝熱管２４は、直線部２４ａと湾曲部２４ｂが交互に連結されて構成される。つまり、複数の第１伝熱管２３と複数の第２伝熱管２４が直列に連結され、ハウジング１１の上部から下部まで、波形をなすように連続した形状をなす。

そして、高温バンドル１２は、複数の第１伝熱管２３と複数の第２伝熱管２４（第３伝熱管２５）の一部により構成され、複数の第１伝熱管２３の端部と複数の第２伝熱管２４（第３伝熱管２５）の端部がＵ字状に湾曲する連結部２７により連結される。中温バンドル１３は、複数の第２伝熱管２４（第３伝熱管２５）の一部により構成される。低温バンドル１４は、複数の第２伝熱管２４の一部、つまり、複数の第４伝熱管２６により構成される。そして、複数の第３伝熱管２５の端部と複数の第４伝熱管２６の端部がＵ字状に湾曲する連結部２８により連結される。

上部ヘッダ１５は、高温バンドル１２の上部に配置される。上部ヘッダ１５は、円筒形状をなすと共に長手方向の両端部が閉塞した形状をなし、ハウジング１１の上端部に固定される。下部ヘッダ１６は、低温バンドル１４の下部に配置される。下部ヘッダ１６は、円筒形状をなすと共に長手方向の両端部が閉塞した形状をなし、ハウジング１１の下端部に固定される。上部ヘッダ１５および下部ヘッダ１６は、複数の伝熱管２３，２４における直線部２３ａ，２４ａの長手方向における一方側に水平方向に沿って配置される。つまり、上部ヘッダ１５および下部ヘッダ１６の長手方向と複数の伝熱管２３，２４における直線部２３ａ，２４ａの長手方向とは、水平方向に交差した方向となっている。

複数の第１伝熱管２３は、一端部がハウジング１１の上端部で水平方向に所定間隔を空けて配列され、上部ヘッダ１５に連結される。複数の第２伝熱管２４は、一端部がハウジング１１の下端部で水平方向に所定間隔を空けて配列され、下部ヘッダ１６に連結される。そして、下部ヘッダ１６は、熱媒体（例えば、水）Ｗが供給される供給部２９が設けられ、上部ヘッダ１５は、熱媒体Ｗを排出する排出部３０が設けられる。

中間ヘッダ１７は、高温バンドル１２に配置される。中間ヘッダ１７は、四角筒形状をなすと共に、長手方向の両端部が閉塞した形状をなし、ハウジング１１の上部に固定される。中間ヘッダ１７は、上部ヘッダ１５および下部ヘッダ１６と同様に、複数の伝熱管２３における直線部２３ａの長手方向における一方側に水平方向に沿って配置される。つまり、中間ヘッダ１７の長手方向と複数の伝熱管２３における直線部２３ａの長手方向とは、水平方向に交差した方向となっている。

上部ヘッダ１５と下部ヘッダ１６と中間ヘッダ１７とは、ハウジング１１における同じ側に配置される。すなわち、上部ヘッダ１５は、ハウジング１１の上端部に配置され、下部ヘッダ１６は、ハウジング１１の下端部に配置され、中間ヘッダ１７は、ハウジング１１における上部ヘッダ１５と下部ヘッダ１６との間に配置される。そして、複数の第１伝熱管２３は、他端部がハウジング１１の上部で水平方向に所定間隔を空けて配列され、中間ヘッダ１７に連結される。また、複数の第２伝熱管２４（第３伝熱管２５）は、他端部がハウジング１１の上部で水平方向に所定間隔を空けて配列され、中間ヘッダ１７に連結される。

アクセス部１８は、中間ヘッダ１７の外部から中間ヘッダ１７の内部における複数の第１伝熱管２３の連結部や複数の第２伝熱管２４の連結部にアクセスするためのものである。本実施形態にて、アクセス部１８は、中間ヘッダ１７の外部から中間ヘッダ１７の内部における複数の第１伝熱管２３の連結部および複数の第２伝熱管２４の連結部の両方にアクセスすることができる。但し、熱回収装置１０２の仕様によっては、複数の第１伝熱管２３に損傷が集中する場合や複数の第２伝熱管２４の連結部に損傷が集中する場合がある。そのため、アクセス部１８は、中間ヘッダ１７の外部から中間ヘッダ１７の内部における複数の第１伝熱管２３の連結部と複数の第２伝熱管２４の連結部のいずれか一方にアクセスすることができるように構成してもよい。

ここで、アクセス部１８について詳細に説明する。図５は、熱回収装置の上部ヘッダ及び下部ヘッダを表す断面図である。

図４及び図５に示すように、上部ヘッダ１５は、円筒形状をなし、ハウジング１１の上端部に固定される。上部ヘッダ１５は、複数の第１伝熱管２３の一端部２３ｃが連結され、上部ヘッダ１５と複数の第１伝熱管２３の内部が連通する。そのため、複数の第１伝熱管２３を流れた熱交換後の熱媒体Ｗは、一端部２３ｃから上部ヘッダ１５に流出する。上部ヘッダ１５に流出した熱媒体Ｗは、排出部３０から第２熱媒体循環ラインＬ１２を通って再加熱装置１０６（いずれも図１参照）に供給される。

上部ヘッダ１５は、複数の第１伝熱管２３の一端部２３ｃが連結される位置に対向して複数の作業孔４１が形成される。熱回収装置１０２の運転時、複数の作業孔４１は、プラグ４２によりそれぞれ閉塞されている。そのため、上部ヘッダ１５にも、複数の作業孔４１により構成されるアクセス部が設けられていると言える。

中間ヘッダ１７は、四角筒形状をなし、ハウジング１１の上部であって、上部ヘッダ１５より下方に固定される。中間ヘッダ１７は、第１壁１７ａと第２壁１７ｂと第３壁１７ｃと第４壁１７ｄとから構成される。第１壁１７ａと第２壁１７ｂとは、鉛直方向に沿って互いに水平方向に対向し、第３壁１７ｃと第４壁１７ｄとは、水平方向に沿って互いに鉛直方向に対向する。第１壁１７ａおよび第２壁１７ｂの鉛直方向の長さは、第３壁１７ｃおよび第４壁１７ｄの水平方向の長さより長い。中間ヘッダ１７は、第１壁１７ａが平坦な板形状をなし、ハウジング１１に固定される。

中間ヘッダ１７は、第１壁１７ａに複数の第１伝熱管２３の第１連結部２３ｄが連結され、中間ヘッダ１７と複数の第１伝熱管２３の内部が連通する。また、中間ヘッダ１７は、第１壁１７ａに複数の第１伝熱管２３の第２連結部２３ｅが連結され、中間ヘッダ１７と複数の第１伝熱管２３の内部が連通する。複数の第１伝熱管２３における第１連結部２３ｄと第２連結部２３ｅは、鉛直方向にずれて設けられる。そのため、複数の第１伝熱管２３を流れた熱媒体Ｗは、第２連結部２３ｅから中間ヘッダ１７に流出する。中間ヘッダ１７に流出した熱媒体Ｗは、第２連結部２３ｅから複数の第１伝熱管２３に再び流入する。つまり、複数の第１伝熱管２３を流れる熱媒体Ｗは、一度中間ヘッダ１７で合流した後、再び複数の第１伝熱管２３に分配されて流れる。

中間ヘッダ１７は、複数の第１伝熱管２３の第１連結部２３ｄが連結される位置に対向して複数の作業孔４３が形成される。熱回収装置１０２の運転時、複数の作業孔４３は、プラグ４４によりそれぞれ閉塞されている。また、中間ヘッダ１７は、複数の第１伝熱管２３の第２連結部２３ｅが連結される位置に対向して複数の作業孔４５が形成される。熱回収装置１０２の運転時、複数の作業孔４５は、プラグ４６によりそれぞれ閉塞されている。アクセス部１８は、複数の作業孔４３，４５などにより構成される。

なお、詳細な図示はしないが、下部ヘッダ１６も、上部ヘッダ１５と同様に、円筒形状をなし、ハウジング１１の下端部に固定される。下部ヘッダ１６は、複数の第２伝熱管２４の一端部２４ｃ（図３参照）が連結され、下部ヘッダ１６と複数の第２伝熱管２４の内部が連通する。そのため、再加熱装置１０６から第１熱媒体循環ラインＬ１１（いずれも図１参照）を通って下部ヘッダ１６に供給された熱媒体Ｗは、一端部２４ｃから複数の第２伝熱管２４に分配されて流れる。

下部ヘッダ１６は、複数の第２伝熱管２４の一端部２４ｃが連結される位置に対向して複数の作業孔４７が形成される。熱回収装置１０２の運転時、複数の作業孔４７は、プラグ４８によりそれぞれ閉塞されている。そのため、下部ヘッダ１６にも、複数の作業孔４７により構成されるアクセス部が設けられていると言える。

熱回収装置１０２は、ガス導入部２１からばいじんを含んだ排ガスＧが導入され、排ガスに含まれるばいじんが複数の伝熱管２３，２４に接触する。また、熱回収装置１０２は、図示しないが、複数の伝熱管２３，２４に付着したばいじんを除去するための除じん装置が設けられる。除じん装置は、複数の伝熱管２３，２４の上方から多数の鋼球を散布することで、複数の伝熱管２３，２４に付着したばいじんを除去するものであり、多数の鋼球が複数の伝熱管２３，２４に接触する。そのため、複数の伝熱管２３，２４は、ばいじんの接触により摩耗が発生したり、鋼球の接触により減肉したりすることで損傷し、熱媒体Ｗの漏洩が発生することがある。

そのため、例えば、熱回収装置１０２の運転を停止した定期検査時に、複数の伝熱管２３，２４のリーク検査を実施する。このリーク検査にて、まず、ヘッダ１５，１６，１７および複数の伝熱管２３，２４から熱媒体Ｗを排出し、プラグ４２，４４，４６，４８を取り外し、作業孔４１，４３，４５，４７を開放する。次に、１本の伝熱管２３，２４に対して、例えば、上部ヘッダ１５に連結された第１伝熱管２３の一端部２３ｃを閉止し、中間ヘッダ１７に連結された第１伝熱管２３の第１連結部２３ｄから空気を供給して加圧する。ここで、第１伝熱管２３における一端部２３ｃと第１連結部２３ｄとの間の領域の圧力が上昇すれば、この領域にリークはないと判断される。同様に、１本の伝熱管２３，２４に対して、例えば、下部ヘッダ１６に連結された第２伝熱管２４の一端部２４ｃを閉止し、中間ヘッダ１７に連結された第１伝熱管２３の第２連結部２３ｅから空気を供給して加圧する。ここで、第２伝熱管２４における一端部２４ｃと第１伝熱管２３における第２連結部２３ｅとの間の領域の圧力が上昇すれば、この領域にリークはないと判断される。

一方、第１伝熱管２３における一端部２３ｃと第１連結部２３ｄとの間の領域の圧力が上昇しなければ、この領域にリークがあると判断される。同様に、第２伝熱管２４における一端部２４ｃと第１伝熱管２３における第２連結部２３ｅとの間の領域の圧力が維持できなければ、この領域にリークがあると判断される。

ここで、リークがあると判断された１本の伝熱管２３，２４における所定の領域を隔離して使用不能とする。すなわち、第１伝熱管２３における一端部２３ｃと第１連結部２３ｄとの間の領域にリークが検出されると、作業者は、図示しない工具を用いて上部ヘッダ１５の作業孔４１から止栓５１を一端部２３ｃに固定すると共に、中間ヘッダ１７の作業孔４３から止栓５２を第１連結部２３ｄに固定する。一方、第２伝熱管２４における一端部２４ｃと第１伝熱管２３における第２連結部２３ｅとの間の領域にリークが検出されると、作業者は、図示しない工具を用いて下部ヘッダ１６の作業孔４７から止栓（図示略）を一端部２４ｃに固定すると共に、中間ヘッダ１７の作業孔４５から止栓５３を第２連結部２３ｅに固定する。

すなわち、リークがあると判断された１本の伝熱管２３，２４における全ての領域を隔離して使用不能とせず、第１伝熱管２３における一部の領域、または、第１伝熱管２３における一部の領域および第２伝熱管２４における全ての領域を隔離して使用不能する。そのため、１本の伝熱管２３，２４にて、使用不能とする領域を少なくして伝熱面積の減少を抑制できる。また、一般的に、熱回収装置１０２は、上部にあるガス導入部２１からばいじんを含んだ排ガスＧが導入され、また、除じん装置から複数の伝熱管２３，２４の上方から多数の鋼球を散布されるため、上方に位置する複数の第１伝熱管２３に対して熱媒体Ｗの漏洩が発生しやすい傾向にある。第１実施形態では、第１伝熱管２３における一端部２３ｃと第１連結部２３ｄとの間の領域の長さが、第２伝熱管２４における一端部２４ｃと第１伝熱管２３における第２連結部２３ｅとの間の領域の長さより短くなっている。そのため、第１伝熱管２３における一端部２３ｃと第１連結部２３ｄとの間の領域を隔離して使用不能とする場合、使用不能とする領域をより少なくして伝熱面積の減少を抑制できる。

また、熱回収装置１０２は、外部からハウジング１１の内部に配置される複数の伝熱管２３，２４を視認可能な視認部６１が設けられる。ハウジング１１は、上部ヘッダ１５と中間ヘッダ１７との間に２個の開口部６２が形成されている。２個の開口部６２は、それぞれ蓋６３により外部から開閉可能となっている。すなわち、蓋６３は、開口部６２より大きい面積を有し、取手６４が固定されている。そして、蓋６３は、外部から開口部６２を閉止した状態で、複数のボルト６５によりハウジング１１に固定されている。そのため、作業者は、複数のボルト６５を弛緩し、ハウジング１１から蓋６３を取り外すと、開口部６２からハウジング１１の内部を見ることができ、複数の伝熱管２３，２４の状態、つまり、ばいじんの付着状態、減肉状態、損傷状態などを視認することができる。

図６は、伝熱管としてのフィンチューブを表す概略図である。

図６に示すように、伝熱管２３，２４は、円筒形状をなす素管部７１の外周部にフィン７２が固定されたフィンチューブである。伝熱管２３，２４としてのフィンチューブは、素管部７１における直線部２３ａ，２４ａにフィン７２が固定される。なお、フィン７２は、素管部７１の外周面に長手方向に所定間隔を空けて固定されたものであってもよいし、素管部７１の外周面に長手方向に螺旋状に連続して固定されたスパイラルフィンであってもよい。

伝熱管２３，２４は、円筒形状をなす素管部７１の外周部にフィン７２が固定されたフィンチューブであり、従来に比べて伝熱面積が大きくなるように設定されている。そのため、伝熱管２３，２４の一部を止栓して使用不能としても、熱交換性能の低下が抑制される。また、ハウジング１１の上方に配置される第１伝熱管２３は、肉厚がハウジング１１の下方に配置される第２伝熱管２４の肉厚より厚くなっている。ここで、第１伝熱管２３と第２伝熱管２４の外径は同径である。そのため、除じん装置が複数の伝熱管２３，２４の上方から多数の鋼球を散布し、多数の鋼球が複数の伝熱管２３，２４に接触して減肉しても、複数の伝熱管２３，２４の穴あき損傷が抑制される。

図７は、排ガス案内部材の取付状態を表す断面図である。

図７に示すように、ハウジング１１は、内壁面から複数の伝熱管２３，２４側に円弧状に突出する複数の案内部７５が設けられる。複数の第１伝熱管２３は、ハウジング１１の内部に所定間隔を空けて千鳥格子状に配置される。このとき、複数の第１伝熱管２３は、ハウジング１１の内壁面から所定隙間をあけて配置されている。複数の案内部７５は、外径が伝熱管２３の外径と同径の円柱部材または円筒部材を半割とした半円形状をなす。複数の案内部７５は、複数の第１伝熱管２３と共に、千鳥格子状をなすように配置される。すなわち、複数の伝熱管２３同士の隙間と同様の隙間を空けて配置される。なお、複数の第１伝熱管２３と複数の案内部７５を格子状に配置してもよい。

そのため、上方からハウジング１１内に導入された排ガスＧは、複数の第１伝熱管２３および複数の案内部７５を縫うように流れることから、ハウジング１１の内壁面に沿って複数の第１伝熱管２３を迂回して流れることがない。その結果、排ガスＧは、複数の第１伝熱管２３に適正に接触し、効率の良い熱交換が行われる。また、除じん装置により複数の伝熱管２３，２４の上方から散布された多数の鋼球は、複数の第１伝熱管２３および複数の案内部７５を縫うように落下することから、ハウジング１１の内壁面に沿って複数の第１伝熱管２３を迂回して落下することがなく、また、鋼球が特定の第１伝熱管２３にだけ接触することもない。

また、図３および図４に示すように、第１伝熱管２３における一端部２３ｃと第１連結部２３ｄとの間の領域にリークが発生すると、止栓５１，５２を用いてこの領域を使用不能とする。しかし、この領域を使用不能とする第１伝熱管２３の本数が増加すると、熱媒体Ｗを中間ヘッダ１７から上部ヘッダ１５に流す流路面積が減少する。すると、下部ヘッダ１６から中間ヘッダ１７に流れる熱媒体Ｗの流量が減少し、全体の熱交換性能が低下してしまう。そのため、上部ヘッダ１５と中間ヘッダ１７との間に、複数の第１伝熱管２３を迂回するようにバイパス管７７が設けられ、このバイパス管７７に開閉弁７８が設けられる。そのため、領域を使用不能とする第１伝熱管２３の本数が所定本数を超えると、開閉弁７８を開放し、熱媒体Ｗの一部を中間ヘッダ１７から上部ヘッダ１５にバスパスさせる。すると、熱媒体Ｗを中間ヘッダ１７から上部ヘッダ１５に流すのに十分な流路面積が確保され、下部ヘッダ１６から中間ヘッダ１７に流れる熱媒体Ｗの流量が減少せず、熱交換性能の低下が抑制される。なお、下部ヘッダ１６と中間ヘッダ１７との間にバイパス管と開閉弁を設けてもよい。

ところで、従来の熱回収装置は、図示しないが、ガス導入部およびガス排出部を有するハウジングの内部に、複数の第１伝熱管から構成される高温バンドルと、複数の第２伝熱管から構成される低温バンドルとが収容される。そして、複数の第１伝熱管の一端部がハウジングの上部に設けられた上部ヘッダに連結され、複数の第２伝熱管の一端部がハウジングの下部に設けられた下部ヘッダに連結され、複数の第１伝熱管の他端部と複数の第２伝熱管の他端部とが連結されるものである。

このような従来の熱回収装置にて、複数の第１伝熱管の多くが止栓により使用不能となって交換が必要になると、上述した本実施形態の熱回収装置１０２に交換することができる。第１実施形態の熱交換器の交換方法は、既存の複数の第１伝熱管の他端部と複数の第２伝熱管の他端部の連結を解除する工程と、ハウジングから高温バンドルを取り出す工程と、複数の第１伝熱管の中間部に中間ヘッダが装着された新しい高温バンドルをハウジングに装着する工程と、新しい高温バンドルの複数の第１伝熱管の他端部と複数の第２伝熱管の他端部を連結する工程とを有する。

具体的に説明すると、図２および図３に示すように、まず、既存の熱回収器にて、上部ヘッダ１５と複数の第１伝熱管の一端部との連結を解除すると共に、下部ヘッダ１６と複数の第２伝熱管の一端部との連結を解除し、複数の第１伝熱管の他端部と複数の第２伝熱管の他端部との連結を解除する。次に、ハウジング１１の上方から複数の第１伝熱管により構成される高温バンドルを取り出す。続いて、ハウジング１１の上方から複数の第２伝熱管により構成される低温バンドルを取り出す。ここで、既存の熱回収器におけるハウジング１１、上部ヘッダ１５、下部ヘッダ１６等はそのまま使用する。

そして、まず、ハウジング１１の上方から複数の第２伝熱管２４の一部（第４伝熱管２６）により構成される低温バンドル１４を組付ける。次に、ハウジング１１の上方から複数の第２伝熱管２４の一部（第３伝熱管２５）と複数の第１伝熱管２３の一部により構成される中温バンドル１３を組付ける。最後に、ハウジング１１の上方から複数の第１伝熱管２３の一部により構成される高温バンドル１２を組付ける。このとき、高温バンドル１２は、複数の第１伝熱管２３の中間部に中間ヘッダ１７が組付けられている。

そして、上部ヘッダ１５と複数の第１伝熱管２３の一端部２３ｃとを連結すると共に、下部ヘッダ１６と複数の第２伝熱管２４（第４伝熱管２６）の一端部２４ｃとを連結する。また、複数の第１伝熱管２３の他端部と複数の第２伝熱管２４（第３伝熱管２５）の他端部とを連結部２７により連結すると共に、複数の第３伝熱管２５の端部と複数の第４伝熱管２６の端部とを連結部２８により連結する。

既存の高温バンドルと低温バンドルから新しい高温バンドルと中温バンドルと低温バンドルに交換するとき、新しいバンドルは、積層した全体の高さを既存のバンドルと同じとし、各バンドルの高さを低くする。また、既存の第１伝熱管および第２伝熱管から新しい第１伝熱管２３および第２伝熱管２４に交換するが、このとき、新しい第１伝熱管２３および第２伝熱管２４の伝熱面積を、既存の第１伝熱管および第２伝熱管の熱交換面積より広いものとする。そのため、伝熱管２３，２４の一部を止栓して使用不能としても、熱交換性能の低下が抑制される。また、第１伝熱管２３の肉厚を第２伝熱管２４の肉厚より厚くする。

なお、上述した第１実施形態では、中間ヘッダ１７を高温バンドル１２における複数の第１伝熱管２３の中間部に設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、中間ヘッダ１７を低温バンドル１４における複数の第２伝熱管２４の中間部に設けてもよい。排ガスは、硫黄酸化物を含んでおり、フィンチューブは、漏洩した熱媒体（例えば、水）と接触して腐食する。そのため、低温バンドル１４に中間ヘッダ１７を設けることで、アクセス部１８により複数の第２伝熱管２４のリーク検査や止水処理を行うことができる。

このように第１実施形態の熱交換器にあっては、ガス導入部２１およびガス排出部２２を有するハウジング１１と、ハウジング１１の内部に配置される複数の伝熱管２３，２４と、複数の第１伝熱管２３の一端部２３ｃが連結される上部ヘッダ１５と、複数の第２伝熱管２４の一端部２４ｃが連結される下部ヘッダ１６と、複数の第１伝熱管２３の中間部に連結される中間ヘッダ１７と、中間ヘッダ１７の外部から中間ヘッダ１７の内部における複数の第１伝熱管２３の連結部２３ｄ，２３ｅにアクセスするアクセス部１８とを備える。

そのため、作業者は、アクセス部１８を用いて中間ヘッダ１７における複数の第１伝熱管２３の連結部にアクセスすることができる。このとき、作業者は、上部ヘッダ１５側の複数の第１伝熱管２３や下部ヘッダ１６側の複数の第２伝熱管２４に対するリーク検査を実施することができると共に、リークが発生している第１伝熱管２３または第２伝熱管２４に対する止栓処理を実施することができる。この止栓処理は、第１伝熱管２３または第２伝熱管２４に対して個別に実施することができる。

すなわち、上部ヘッダ１５と下部ヘッダ１６は、直列に連結された第１伝熱管２３と中間ヘッダ１７と第２伝熱管２４とにより連結されている。そのため、第１伝熱管２３側にリークがあったとき、この第１伝熱管２３側を止栓すればよく、中間ヘッダ１７と第２伝熱管２４は使用可能となる。また、第２伝熱管２４側にリークがあったとき、この第２伝熱管２４側を止栓すればよく、中間ヘッダ１７と第１伝熱管２３は使用可能となる。その結果、伝熱管２３，２４の全長にわたって止栓して使用不能とする必要がなくなり、熱交換性能の低下を抑制することができ、下流側に配置される電気集塵装置１０３や送風装置１０４などの性能の低下を抑制することができる。

第１実施形態の熱交換器では、アクセス部１８は、中間ヘッダ１７における上部ヘッダ１５側に連結される複数の第１伝熱管２３の第１連結部２３ｄと、中間ヘッダ１７における下部ヘッダ１６側に連結される複数の第１伝熱管２３の第２連結部２３ｅとの少なくともいずれか一方にアクセス可能である。そのため、複数の第１伝熱管２３に対するリーク検査と止栓処理を容易に実施することができる。

第１実施形態の熱交換器では、複数の伝熱管として、上部ヘッダ１５と下部ヘッダ１６との間で直列に連結される複数の第１伝熱管２３と複数の第２伝熱管２４とを設け、中間ヘッダ１７を複数の第１伝熱管２３の中間部に設ける。そのため、中間ヘッダ１７と複数の第１伝熱管２３とが組み付けられた状態でハウジング１１に組付けることができ、組付け作業性を向上することができる。

第１実施形態の熱交換器では、複数の第１伝熱管２３の長さを複数の第２伝熱管２４の長さより短くする。そのため、損傷しやすい側に第１伝熱管２３を配置することで、使用不能とする領域を短くして熱交換性能の低下を抑制することができる。

第１実施形態の熱交換器では、上部ヘッダ１５と下部ヘッダ１６と中間ヘッダ１７をハウジング１１の同じ側に配置する。そのため、複数の伝熱管２３，２４に対するリーク検査と止栓処理をハウジング１１の同じ側から実施することができ、作業性を向上することができる。

第１実施形態の熱交換器では、複数の伝熱管２３，２４は、少なくともガス導入部２１側の高温バンドル１２とガス排出部２２側の低温バンドル１４とを有し、中間ヘッダ１７を高温バンドル１２に設ける。排ガスは、ばいじんを含んでいることから、ガス導入部２１側の第１伝熱管２３が損傷しやすい。そのため、ばいじんの接触により損傷しやすい上部ヘッダ１５と中間ヘッダ１７との間の第１伝熱管２３の長さが短くなり、第１伝熱管２３における使用不能とする領域を短くして熱交換性能の低下を抑制することができる。

第１実施形態の熱交換器では、ガス導入部２１および高温バンドル１２をハウジング１１における鉛直方向の上部側に配置し、ガス排出部２２および低温バンドル１４をハウジング１１における鉛直方向の下部側に配置する。そのため、複数の鋼球を用いた除じん装置を適用したとき、損傷しやすい上部側の第１伝熱管２３の長さが短くなり、第１伝熱管２３における使用不能とする領域を短くして熱交換性能の低下を抑制することができる。

第１実施形態の熱交換器では、中間ヘッダ１７を低温バンドル１４に設ける。排ガスは、硫黄酸化物を含んでおり、熱媒体との接触によりガス排出部２２側の第２伝熱管２４が腐食しやすい。そのため、腐食により損傷しやすい下部ヘッダ１６と中間ヘッダ１７との間の第２伝熱管２４の長さが短くなり、第２伝熱管２４における使用不能とする領域を短くして熱交換性能の低下を抑制することができる。

第１実施形態の熱交換器では、複数の伝熱管２３，２４をハウジング１１で格子状または千鳥格子状に配置し、ハウジング１１の内壁面から伝熱管２３，２４側に突出する複数の案内部７５を設け、複数の案内部７５と複数の伝熱管２３，２４を共に格子状または千鳥格子状に、つまり、複数の伝熱管２３，２４同士の隙間と同様の隙間を空けて配置する。そのため、排ガスＧが複数の伝熱管２３，２４および複数の案内部７５を縫うように流れることで、熱交換効率を向上することができる。また、複数の鋼球を用いた除じん装置を適用したとき、鋼球の接触による複数の伝熱管２３，２４の局所的な減肉を抑制することができる。

第１実施形態の熱交換器では、外部からハウジング１１の内部に配置される複数の伝熱管２３，２４を視認可能な視認部６１を設ける。そのため、視認部６１によりハウジング１１の外部から複数の伝熱管２３，２４を視認することができ、複数の伝熱管２３，２４の状態を頻繁に把握することができ、複数の伝熱管２３，２４の補修や交換などを適確なタイミングで実施することができる。

第１実施形態の熱交換器では、上部ヘッダ１５と中間ヘッダ１７との間、または、下部ヘッダ１６と中間ヘッダ１７との間に、複数の伝熱管２３，２４を迂回するバイパス管７７を設ける。そのため、上部ヘッダ１５と中間ヘッダ１７とを連結する第１伝熱管２３、または、下部ヘッダ１６と中間ヘッダ１７とを連結する伝熱管２３，２４の止栓本数が増加したとき、バイパス管７７を利用することで、熱交換性能の低下を抑制することができる。

また、第１実施形態の排煙処理装置にあっては、排ガスＧに含まれる窒素酸化物を除去する脱硝装置１０１と、脱硝後の排ガスＧの熱の一部を回収する熱回収装置１０２と、熱回収後の排ガスＧに含まれるばいじんを除去する電気集塵装置１０３と、集塵後の排ガスＧ中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置１０５と、脱硫後の排ガスＧを再加熱する再加熱装置１０６とを備える。

そのため、熱回収装置１０２にて、リークが発生している第１伝熱管２３または第２伝熱管２４に対する止栓処理を個別に実施することができ、その結果、伝熱管２３，２４の全長にわたって止栓して使用不能とする必要がなくなり、熱交換性能の低下を抑制することができ、排ガスＧの温度上昇を抑制して下流側に配置される電気集塵装置１０３や送風装置１０４の性能の低下を抑制することができる。

また、第１実施形態の熱交換器の交換方法にあっては、複数の第１伝熱管の他端部と複数の第２伝熱管の他端部の連結を解除する工程と、ハウジング１１から高温バンドルを取り出す工程と、複数の第１伝熱管２３の中間部に中間ヘッダ１７が装着された新しい高温バンドル１２をハウジング１１に装着する工程と、新しい高温バンドル１２の複数の第１伝熱管２３の他端部と複数の第２伝熱管２４の他端部を連結する工程とを有する。

そのため、ハウジング１１に装着された新しい高温バンドル１２は、複数の第１伝熱管２３の中間部に中間ヘッダ１７が装着されていることから、作業者は、中間ヘッダ１７から複数の第１伝熱管２３や複数の第２伝熱管２４に対するリーク検査を実施することができると共に、リークが発生している第１伝熱管２３または第２伝熱管２４に対する止栓処理を実施することができる。この止栓処理は、第１伝熱管２３または第２伝熱管２４に対して個別に実施することができる。その結果、伝熱管２３，２４の全長にわたって止栓して使用不能とする必要がなくなり、熱交換性能の低下を抑制することができ、下流側に配置される電気集塵装置１０３や送風装置１０４などの性能の低下を抑制することができる。

第１実施形態の熱交換器の交換方法では、ハウジング１１から取り出す既存の高温バンドルの第１伝熱管の熱交換面積より広い熱交換面積の第１伝熱管２３を有する新しい高温バンドル１２をハウジング１１に装着する。そのため、高温バンドル１２を交換した後の熱回収装置１０２は、熱交換面積がより広くなることから、伝熱管が損傷して一部の伝熱管を止栓して使用不能としても、熱交換性能の低下が抑制され、排ガスＧの温度上昇を抑制して下流側に配置される電気集塵装置１０３や送風装置１０４の性能の低下を抑制することができる。

上述したように、例えば、第１伝熱管２３が損傷すると、一端部２３ｃと第１連結部２３ｄを止栓して使用不能とする。すると、全体の伝熱管２３，２４の伝熱面積が減少し、熱回収装置１０２としての熱回収性能が低下し、排出される排ガスＧの温度が上昇する。排ガスＧの温度が上昇すると、電気集塵装置１０３による除じん性能が低下する。また、排ガスＧの温度が上昇すると、排ガスＧのボリュームが増加し、送風装置１０４の駆動力が増大する。そのため、本実施形態の熱交換器の交換方法では、熱交換面積が広い複数の第１伝熱管２３をハウジング１１内に新たに装着することで、熱交換性能の低下を抑制する。一方で、熱交換面積が広い複数の第１伝熱管２３をハウジング１１内に装着すると、圧力損失が増加してしまう。しかし、複数の第１伝熱管２３の熱交換面積の増加量は、ハウジング１１内の圧力損失、電気集塵装置１０３による除じん性能の低下量、送風装置１０４における駆動力の増大量を考慮し、排煙処理装置１００の処理性能の低下が極力少なくなるように設定される。その結果、電気集塵装置１０３と送風装置１０４の性能の低下を抑制することができる。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態の熱交換器としての熱回収装置を表す側面図である。なお、第２実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図３を用いて説明し、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図３および図８に示すように、熱回収装置１０２Ａは、ハウジング１１と、複数のバンドル１２，１３，１４と、上部ヘッダ８１と、下部ヘッダ８２と、中間ヘッダ１７と、アクセス部１８とを備える。ここで、ハウジング１１と、複数のバンドル１２，１３，１４と、中間ヘッダ１７と、アクセス部１８は、第１実施形態と同様であることから説明は省略する。

上部ヘッダ８１は、高温バンドル１２の上部に配置される。上部ヘッダ８１は、円筒形状をなすと共に長手方向の両端部が閉塞した形状をなし、ハウジング１１の上端部に固定される。下部ヘッダ８２は、低温バンドル１４の下部に配置される。下部ヘッダ８２は、円筒形状をなすと共に長手方向の両端部が閉塞した形状をなし、ハウジング１１の下端部に固定される。複数の第１伝熱管２３と複数の第２伝熱管２４は、直列に連結される。すなわち、複数の第１伝熱管２３は、一端部が上部ヘッダ１５に連結され、複数の第２伝熱管２４は、一端部が下部ヘッダ１６に連結され、複数の第１伝熱管２３と複数の第２伝熱管２４の他端部同士が連結される。

上部ヘッダ８１は、長手方向における中間位置に第１仕切板８３が固定されることで、内部が２つの第１空間部Ｓ１，Ｓ２に区画される。下部ヘッダ８２は、長手方向における中間位置に第２仕切板８４が固定されることで、内部が２つの第２空間部Ｓ１１，Ｓ１２に区画される。そして、下部ヘッダ８２は、第２空間部Ｓ１１，Ｓ１２にそれぞれ熱媒体Ｗが供給される供給部（熱媒体供給部）８５ａ，８５ｂが設けられ、上部ヘッダ８１は、第１空間部Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ熱媒体Ｗを排出する排出部（熱媒体排出部）８６ａ，８６ｂが設けられる。

熱媒体Ｗの導入管８７は、２つの導入分岐管８８ａ，８８ｂが分岐して設けられ、導入分岐管８８ａ，８８ｂは、それぞれ下部ヘッダ８２の供給部８５ａ，８５ｂに連結される。２つの導入分岐管８８ａ，８８ｂは、それぞれ第１開閉弁８９ａ，８９ｂが設けられる。熱媒体Ｗの排出管９０は、２つの排出分岐管９１ａ，９１ｂが分岐して設けられ、排出分岐管９１ａ，９１ｂは、それぞれ上部ヘッダ８１の排出部８６ａ，８６ｂに連結される。２つの排出分岐９１ａ，９１ｂは、それぞれ第２開閉弁９２ａ，９２ｂが設けられる。

そのため、排ガスＧは、ガス導入部２１からハウジング１１内に導入される。一方、通常、第１開閉弁８９ａ，８９ｂおよび第２開閉弁９２ａ，９２ｂが開放されており、熱媒体Ｗは、導入管８７から導入分岐管８８ａ，８８ｂを通って下部ヘッダ８２の供給部８５ａ，８５ｂから第２空間部Ｓ１１，Ｓ１２に導入される。第２空間部Ｓ１１，Ｓ１２に導入された熱媒体Ｗは、複数の第２伝熱管２４、中間ヘッダ１７、複数の第１伝熱管２３を通って上部ヘッダ１５の第１空間部Ｓ１，Ｓ２に流れる。このとき、排ガスＧと熱媒体Ｗとの間で熱交換が行われ、熱媒体Ｗが排ガスＧの熱を回収する。そして、排ガスＧがガス排出部２２から外部に排出される一方、第１空間部Ｓ１，Ｓ２の熱媒体Ｗは、排出部８６ａ，８６ｂから排出分岐管９１ａ，９１ｂを通して排出管９０に流れる。

そして、例えば、上部ヘッダ８１の第１空間部Ｓ２および下部ヘッダ８２の第２空間部Ｓ１２側の複数の伝熱管２３，２４のリーク検査や止水処理を実施するとき、第１開閉弁８９ａおよび第２開閉弁９２ａを開放し、第１開閉弁８９ｂおよび第２開閉弁９２ｂを閉止する。すると、熱媒体Ｗは、導入管８７から導入分岐管８８ａを通って下部ヘッダ８２の供給部８５ａから第２空間部Ｓ１１に導入される。第２空間部Ｓ１１に導入された熱媒体Ｗは、第１空間部Ｓ１および第２空間部Ｓ１１側の複数の伝熱管２３，２４および中間ヘッダ１７を通って上部ヘッダ８１の第１空間部Ｓ１に流れる。このとき、排ガスＧと熱媒体Ｗとの間で熱交換が行われ、熱媒体Ｗが排ガスＧの熱を回収する。そして、排ガスＧがガス排出部２２から外部に排出される一方、第１空間部Ｓ１の熱媒体Ｗは、排出部８６ａから排出分岐管９１ａを通して排出管９０に流れる。

すなわち、上部ヘッダ８１の第１空間部Ｓ２および下部ヘッダ８２の第２空間部Ｓ１２側の複数の伝熱管２３，２４のリーク検査や止水処理を実施するときであっても、上部ヘッダ８１の第１空間部Ｓ１および下部ヘッダ８２の第２空間部Ｓ１１側の複数の伝熱管２３，２４を用いて熱交換して熱回収することができる。

なお、上部ヘッダ８１内に２つの第１空間部Ｓ１，Ｓ２を区画し、下部ヘッダ８２内に２つの第２空間部Ｓ１１，Ｓ１２を区画したが、その数は、２つに限定されることはなく、３つ以上に区画してもよい。

このように第２実施形態の熱交換器にあっては、上部ヘッダ８１の内部を複数の第１空間部Ｓ１，Ｓ２に区画する第１仕切板８３を設け、複数の第１空間部Ｓ１，Ｓ２に対して排出部８６ａ，８６ｂを設け、排出部８６ａ，８６ｂに連結される排出分岐管９１ａ，９１ｂに第２開閉弁９２ａ，９２ｂを設ける一方、下部ヘッダ８２の内部を複数の第２空間部Ｓ１１，Ｓ１２に区画する第２仕切板８４を設け、複数の第２空間部Ｓ１１，Ｓ１２に対して供給部８５ａ，８５ｂを設け、供給部８５ａ，８５ｂに第１開閉弁８９ａ，８９ｂを設ける。

そのため、上部ヘッダ８１と中間ヘッダ１７と下部ヘッダ８２とを流れる熱媒体Ｗの熱交換経路が複数確保されることとなり、一つの熱交換経路をメンテナンスするときに、他の熱交換経路を用いて熱交換を行うことで、運転を継続することができる。

なお、上述した実施形態にて、ハウジング１１内に高温バンドル１２と中温バンドル１３と低温バンドル１４を収容したが、ハウジング１１内に高温バンドル１２と低温バンドル１４だけを収容したり、ハウジング１１内に４個以上のバンドルを収容したりしてもよい。

すなわち、本発明の熱交換器の交換方法は、ハウジング１１内に高温バンドル１２と低温バンドル１４だけが収容された熱回収装置の場合、高温バンドル１２を取り出し、中間ヘッダ１７が装着された新しい高温バンドル１２をハウジングに装着することとなる。また、ハウジング１１内に高温バンドル１２と低温バンドル１４だけが収容された熱回収装置の場合、高温バンドル１２を取り出し、中温バンドル１３と中間ヘッダ１７が装着された新しい高温バンドル１２をハウジングに装着し、高温バンドル１２と中温バンドル１３と低温バンドル１４をそれぞれ連結する。更に、ハウジング１１内に高温バンドル１２と中温バンドル１３と低温バンドル１４が収容された熱回収装置の場合、高温バンドル１２を取り出し、中間ヘッダ１７が装着された新しい高温バンドル１２をハウジングに装着し、高温バンドル１２と中温バンドル１３とを連結する。

また、上述した実施形態にて、熱回収装置１０２にて、排ガスが上方から下方に向けて鉛直方向に沿って流れる構造としたが、排ガスが下方から上方に向けて鉛直方向に沿って流れる構造としたり、排ガスが水平方向に沿って流れる構造としたりしてもよい。

また、上述した実施形態にて、上部ヘッダ１５と下部ヘッダ１６と中間ヘッダ１７をハウジング１１の同じ側に配置したが、上部ヘッダ１５と下部ヘッダ１６に対して中間ヘッダ１７をハウジング１１の反対側に配置してもよい。

１１ ハウジング
１２ 高温バンドル
１３ 中温バンドル
１４ 低温バンドル
１５，８１ 上部ヘッダ(第１ヘッダ)
１６，８２ 下部ヘッダ（第２ヘッダ）
１７ 中間ヘッダ
１８ アクセス部
２１ ガス導入部
２２ ガス排出部
２３ 第１伝熱管
２４ 第２伝熱管
２３ａ，２４ａ 直線部
２３ｂ，２４ｂ 湾曲部
２３ｃ，２４ｃ 一端部
２３ｄ 第１連結部
２３ｅ 第２連結部
２５ 第３伝熱管
２６ 第４伝熱管
２７，２８ 連結部
２９，８５ａ，８５ｂ 供給部
３０，８６ａ，８６ｂ 排出部
４１，４３，４５，４７ 作業孔
４２，４４，４６，４８ プラグ
５１，５２，５３ 止栓
６１ 視認部
６２ 開口部
６３ 蓋
６４ 取手
６５ ボルト
７１ 素管部
７２ フィン
７５ 案内部
７７ バイパス管
７８ 開閉弁
８３ 第１仕切板
８４ 第２仕切板
８７ 導入管
８８ａ，８８ｂ 導入分岐管
８９ａ，８９ｂ 第１開閉弁
９０ 排出管
９１ａ，９１ｂ 排出分岐管
９２ａ，９２ｂ 第２開閉弁
１００ 排煙処理装置
１０１ 脱硝装置
１０２，１０２Ａ 熱回収装置
１０３ 電気集塵装置
１０４ 送風装置
１０５ 脱硫装置
１０６ 再加熱装置
１０７ 送風装置
１０８ 循環ポンプ
１０９ ヒータ
１１１ ボイラ
１１２ 煙突
Ｇ 排ガス
Ｗ 熱媒体
Ｓ１，Ｓ２ 第１空間部
Ｓ１１，Ｓ１２ 第２空間部

Claims (17)

1. ガス導入部およびガス排出部を有するハウジングと、
   前記ハウジングの内部に配置される複数の伝熱管と、
   前記複数の伝熱管の一端部が連結される第１ヘッダと、
   前記複数の伝熱管の他端部が連結される第２ヘッダと、
   前記複数の伝熱管の中間部に連結される中間ヘッダと、
   前記中間ヘッダの外部から前記中間ヘッダの内部における前記複数の伝熱管の連結部にアクセスするアクセス部と、
   を備えることを特徴とする熱交換器。
2. 前記アクセス部は、前記中間ヘッダにおける前記第１ヘッダ側に連結される前記複数の伝熱管の連結部と、前記中間ヘッダにおける前記第２ヘッダ側に連結される前記複数の伝熱管の連結部との少なくともいずれか一方にアクセス可能であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記複数の伝熱管は、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダとの間で直列に連結される複数の第１伝熱管と複数の第２伝熱管とを有し、前記中間ヘッダは、前記複数の第１伝熱管の中間部に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記複数の第１伝熱管は、長さが前記複数の第２伝熱管の長さより短いことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記第１ヘッダと前記第２ヘッダと前記中間ヘッダは、前記ハウジングの同じ側に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 前記複数の伝熱管は、少なくとも前記ガス導入部側の高温バンドルと前記ガス排出部側の低温バンドルとを有し、前記中間ヘッダは、前記高温バンドルに設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 前記ガス導入部および前記高温バンドルは、前記ハウジングにおける鉛直方向の上部側に配置され、前記ガス排出部および低温バンドルは、前記ハウジングにおける鉛直方向の下部側に配置されることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
8. 前記複数の伝熱管は、少なくとも前記ガス導入部側の高温バンドルと前記ガス排出部側の低温バンドルとを有し、前記中間ヘッダは、前記低温バンドルに設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
9. 前記複数の伝熱管は、前記ハウジング内に格子状または千鳥格子状に配置され、前記ハウジングは、内壁面から前記複数の伝熱管側に突出する複数の案内部が設けられ、複数の案内部は、前記複数の伝熱管同士の隙間と同様の隙間を空けて配置されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の熱交換器。
10. 外部から前記ハウジングの内部に配置される前記複数の伝熱管を視認可能な視認部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の熱交換器。
11. 前記第１ヘッダと前記中間ヘッダとの間または前記第２ヘッダと前記中間ヘッダとの間に、前記複数の伝熱管を迂回するバイパス管が設けられることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
12. 前記第１ヘッダは、内部を複数の第１空間部に区画する第１仕切板が設けられ、前記複数の第１空間部に対してそれぞれ熱媒体供給部が設けられると共に、前記熱媒体供給部に第１開閉弁が設けられる一方、前記第２ヘッダは、内部を複数の第２空間部に区画する第２仕切板が設けられ、前記複数の第２空間部に対してそれぞれ熱媒体排出部が設けられると共に、前記熱媒体排出部に第２開閉弁が設けられることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の熱交換器。
13. 排ガスに含まれる窒素酸化物を除去する脱硝装置と、
    脱硝後の前記排ガスの熱の一部を回収する請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の熱交換器が適用される熱回収装置と、
    熱回収後の前記排ガスに含まれるばいじんを除去する集塵装置と、
    集塵後の前記排ガス中の硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、
    脱硫後の前記排ガスを再加熱する再加熱器と、
    を備えることを特徴とする排煙処理装置。
14. ガス導入部およびガス排出部を有するハウジングの内部に複数の第１伝熱管から構成される高温バンドルと複数の第２伝熱管から構成される低温バンドルが収容され、前記複数の第１伝熱管の一端部に第１ヘッダが連結され、前記複数の第２伝熱管の一端部に第２ヘッダが連結され、前記複数の第１伝熱管の他端部と前記複数の第２伝熱管の他端部が連結される熱交換器の交換方法において、
    前記複数の第１伝熱管の他端部と前記複数の第２伝熱管の他端部の連結を解除する工程と、
    前記ハウジングから前記高温バンドルを取り出す工程と、
    複数の第１伝熱管の中間部に中間ヘッダが装着された新しい高温バンドルを前記ハウジングに装着する工程と、
    前記新しい高温バンドルの複数の第１伝熱管の他端部と前記複数の第２伝熱管の他端部を連結する工程と、
    を有することを特徴とする熱交換器の交換方法。
15. 前記ハウジングから取り出す前記高温バンドルの前記第１伝熱管の熱交換面積より広い熱交換面積の前記第１伝熱管を有する前記新しい高温バンドルを前記ハウジングに装着することを特徴とする請求項１４に記載の熱交換器の交換方法。
16. 前記複数の第２伝熱管により中温バンドルと前記低温バンドルが構成され、前記複数の第１伝熱管の他端部と前記中温バンドルを構成する前記複数の第２伝熱管の他端部の連結を解除し、前記ハウジングから前記高温バンドルを取り出し、複数の第１伝熱管の中間部に中間ヘッダが装着された新しい高温バンドルを前記ハウジングに装着した後、前記新しい高温バンドルの複数の第１伝熱管の他端部と前記中温バンドルを構成する前記複数の第２伝熱管の他端部を連結することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の熱交換器の交換方法。
17. 前記ハウジングから前記高温バンドルを取り出した後、複数の第３伝熱管から構成される中温バンドルを前記ハウジングに装着し、前記中温バンドルの複数の第３伝熱管の一端部と前記複数の第２伝熱管の他端部を連結し、複数の第１伝熱管の中間部に中間ヘッダが装着された新しい高温バンドルを前記ハウジングに装着し、前記新しい高温バンドルの複数の第１伝熱管の他端部と前記複数の第１伝熱管の他端部を連結することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の熱交換器の交換方法。

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