JP2022117579A - 熱交換器および排煙処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
図6において、特許文献1に記載のGGH熱回収器やGGH再加熱器のような熱交換器01は、排ガスの流路中に設置されている。図6において、熱交換器01の入口側のダクト02や出口側のダクト03に対して、GGH本体04が設置されている熱交換室06は流路断面積が広くなっていて、流速を低下させて、熱交換を効率的に行っている。図6に示すように、従来の構成では、熱交換室06の床面にGGH本体04の底板(32)が設置されていた。
請求項1に記載の発明の熱交換器は、
複数の伝熱管を有し、伝熱管とガスとの接触で熱交換を行う熱交換器の本体と、
前記熱交換器の本体が収容され、ガスが内部を流れる熱交換室と、
前記熱交換室の床面と前記熱交換器の本体の底部との間に配置され、前記熱交換器の本体の底部を床面から離間した状態で保持する保持部材と、
を備えたことを特徴とする。
ガスの流れ方向に対して、前記保持部材の上流側に配置され、前記保持部材に向けてガスが流れることを妨げるガス抑制部材、
を備えたことを特徴とする。
前記ガス抑制部材の位置に対応して配置され、ガスを前記熱交換器の本体に向けて案内する案内部材、
を備えたことを特徴とする。
前記伝熱管を流れる熱交換用の熱媒が内部を流れ且つ複数の伝熱管の端部が接続され、重力方向に延びる柱状のヘッダと、
前記ヘッダの重力方向の下端に対応する位置に配置された前記保持部材と、
を備えたことを特徴とする。
複数の伝熱管の端部どうしの間の途中部を支持し、重力方向に延びるサポート部材と、
前記サポート部材の重力方向の下端に対応する位置に配置された前記保持部材と、
を備えたことを特徴とする。
燃料を燃焼されるボイラと、
燃料が燃焼して発生したガスの流路中に配置され、ガスとの間で熱交換を行う請求項1ないし5のいずれかに記載の熱交換器と、
を備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加えて、ガス抑制部材を有しない場合に比べて、保持部材の位置をガスがすり抜けることが抑制され、熱交換の効率を向上させることができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の効果に加えて、案内部材を有しない場合に比べて、ガスが淀むことを抑制でき、熱交換の効率を向上させることができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかに記載の発明の効果に加えて、ヘッダの下端からずれた位置に保持部材が配置される場合に比べて、熱交換器の本体を安定して支持することができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項1ないし4のいずれかに記載の発明の効果に加えて、サポート部材の位置からずれた位置に保持部材が配置される場合に比べて、熱交換器の本体を安定して支持することができる。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図1において、実施例1の熱交換器が適用された排煙処理システム(プラント)Sでは、ボイラ1からの排ガスが脱硝装置2に導入され、排ガス中の窒素酸化物が除去された後、空気予熱器(A/H)3においてボイラ1への燃焼用空気と熱交換される。次に、排ガスは、ガスガス熱交換器の一例としてのGGH熱回収器4に導入されて熱交換(熱回収)が行われる。GGH熱回収器4を通過してガス温度が低下した排ガスは、ガス中の煤塵の電気抵抗値が低下した状態で集塵装置(EP:Electrostatic Precipitator)5に導入され、排ガス中の煤塵の大半が除去される。その後、排ガスはファン6により昇圧されて、湿式排煙脱硫装置(FGD:Flue Gas Desulfurization)7に導入され、気液接触により排ガス中の硫黄酸化物および煤塵の一部が除去される。湿式排煙脱硫装置7において、飽和ガス温度まで冷却された排ガスは、GGH熱回収器4で回収された熱を利用して、ガスガス熱交換器の一例としてのGGH再加熱器8により昇温(熱交換、再加熱)される。GGH再加熱器8を通過した排ガスは煙突9より排出される。
図2において、実施例1のGGH熱回収器4は、排ガスの入口部の一例としての入口ダクト11と、熱交換室の一例としての熱回収室12と、排ガスの出口部の一例としての出口ダクト13とを有する。熱回収室12には、熱交換器の本体の一例としてのGGH本体14が設置されている。
熱回収室12は、高さが、入口ダクト11や出口ダクト13の内径よりも高く形成されている。なお、熱回収室12の天井の高さは、GGH本体14の上端の高さに対応する高さとなっている。また、熱回収室12の奥行き(図2の紙面に垂直な方向の長さ)は、GGH本体14の奥行きに対応する奥行きに形成されており、入口ダクト11や出口ダクト13の内径よりも大きくなっている。結果として、排ガスの流路断面積は、入口ダクト11や出口ダクト13よりも熱回収室12の方が大きくなっている。
図4は図3の熱交換器の本体の分解図である。
図3、図4において、GGH本体14は、筐体の一例としてのハウジング31を有する。ハウジング31は、背面カバーの一例としての板状の背面板33と、上カバーの一例としての板状の天板34とを有する。ハウジング31の前部には、上下方向に延びるバンドル間カバー35が支持されている。バンドル間カバー35は、上下方向(重力方向)に延びており、左右方向(排ガス(排煙)の流れる方向)に予め設定された間隔をあけて複数配置されている。ハウジング31の内部には、熱交換バンドル41が複数収容される。
各伝熱管45は、前後方向の中央部において、サポート部材47で支持されている。サポート部材47は、板に、伝熱管45が通過する穴が複数形成された形状に形成されている。したがって、伝熱管45が、ヘッダ42,43のみで片持ち状態で支持されておらず、ヘッダ42,43とサポート部材47で保持されている。なお、サポート部材47は、前後方向および左右方向に1つを図示しているが、伝熱管45の長さに応じて、前後方向に複数枚設けたり、左右方向に複数枚設けたりすることも可能である。
各ヘッダ42,43の間には、接続部材の一例としてのケーシング板49が着脱可能に支持されている。ケーシング板49は、ヘッダ42,43の上下方向の高さに対応する高さを有する。ケーシング板49は、取付プレート44に図示しないボルトにより着脱可能に支持されている。ケーシング板49が装着された場合には、ヘッダ42,43が接続される。よって、ケーシング板49が装着された場合は、ヘッダ42,43、伝熱管45が高い剛性を有する状態で一体化されると共に、ヘッダ42,43の間から排ガスが漏出することも抑制される。
なお、このようなGGH本体14自体は、従来公知であり、特許文献1等に記載されているので、詳細な説明は省略する。
図2、図5において、熱回収室12の床面12aと、GGH本体14の底部との間には、保持部材の一例としての底部サポート51が配置されている。実施例1の底部サポート51は、GGH本体14のヘッダ42,43やサポート部材47の底面に対応する位置に配置されている。したがって、底部サポート51は、熱回収室12の奥行き方向に沿って間隔をあけて複数配置されている。
実施例1の底部サポート51の形状は、いわゆるH鋼で構成されているが、形状はH鋼に限定されず、ヘッダ42,43やサポート部材47の底面を支持可能な任意の形態とすることが可能である。
したがって、GGH本体14は、底部サポート51で、床面12aから離間した状態で保持されており、いわば、底上げがされている。
すり抜け防止部材53の上面には、案内部材の一例としてのガイド板54が配置されている。ガイド板54は、排ガスの流れ方向52の上流側に配置された上流部54aと、上流部54aの下流側に配置された下流部54bとを有する。上流部54aは、排ガスの流れ方向52の上流端が熱回収室12の床面12aに近接し、且つ、下流側にいくにつれてGGH本体14の底の高さに向けて傾斜する斜面状に形成されている。下流部54bは、排ガスの流れ方向52に沿った板状に形成されている。
なお、GGH再加熱器8は、GGH熱回収器4と同様に構成されているので、図示および詳細な説明は省略する。
前記構成を備えた実施例1の排煙処理システムSでは、熱回収室12の排ガス流路断面積がダクト11,13よりも大きくなっている。したがって、熱回収室12では排ガスの流速が、ダクト11,13よりも低下する。よって、排ガス中の燃焼灰が熱回収室12で床面12aに堆積しやすい。これに対応して、実施例1のGGH本体14は、底部サポート51で底上げされており、GGH本体14と床面12aとの間に隙間61が形成されている。したがって、底部サポート51を有しない従来の構成に比べて、床面12aに燃焼灰が堆積してもGGH本体14の伝熱管45の高さまで達しにくくなり、伝熱管45が埋まりにくい。よって、燃焼灰の堆積により、伝熱管45が腐食して熱媒が漏洩する問題や再起動時に燃焼灰が吹き上げられて伝熱管45が摩耗する問題といった伝熱管45への悪影響を抑制することが可能である。
以上、本発明の実施例および変更例を詳述したが、本発明は、前記実施例および変更例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。本発明のその他の変更例(H01)~(H06)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、熱交換器としてGGH熱回収器4やGGH再加熱器8を例示したがこれに限定されない。例えば、過熱器等の熱交換器にも適用可能である。
(H03)前記実施例において、ガイド板54の上流部54aは、平板状の傾斜面状のものを例示したがこれに限定されない。例えば、上に凸または下に凸状の板とすることも可能である。また、板状に限定されず、ブロック状とすることも可能である。
(H05)前記実施例において、底部サポート51は、ヘッダ42,43やサポート部材47の位置に配置することが望ましいが、熱交換バンドル41に底板等を設けて、ヘッダ42,43とはズレた位置に配置することも可能である。
(H06)前記実施例において、ハウジング31が背面板33、天板34を有する構成を例示したがこれに限定されない。熱回収室12の側壁や天井を背面板33、天板34の代わりに利用することも可能である。また、ハウジング31に底板を設けることも可能である。なお、底板を設けた場合、底板の上に燃焼灰がたまりやすく、隙間61に燃焼灰が堆積しにくくなるため、底板に燃焼灰が通過可能な孔を形成することが望ましい。すなわち、底板として、複数の貫通孔が形成された板材、いわゆるパンチングメタルを使用することが可能である。
4,8…熱交換器、
12…熱交換室、
12a…床面、
14…熱交換器の本体、
42,43…ヘッダ、
45…伝熱管、
47…サポート部材、
51…保持部材、
52…ガスの流れ方向、
53…ガス抑制部材、
54…案内部材、
S…排煙処理システム。
Claims (6)
- 複数の伝熱管を有し、伝熱管とガスとの接触で熱交換を行う熱交換器の本体と、
前記熱交換器の本体が収容され、ガスが内部を流れる熱交換室と、
前記熱交換室の床面と前記熱交換器の本体の底部との間に配置され、前記熱交換器の本体の底部を床面から離間した状態で保持する保持部材と、
を備えたことを特徴とする熱交換器。 - ガスの流れ方向に対して、前記保持部材の上流側に配置され、前記保持部材に向けてガスが流れることを妨げるガス抑制部材、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記ガス抑制部材の位置に対応して配置され、ガスを前記熱交換器の本体に向けて案内する案内部材、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。 - 前記伝熱管を流れる熱交換用の熱媒が内部を流れ且つ複数の伝熱管の端部が接続され、重力方向に延びる柱状のヘッダと、
前記ヘッダの重力方向の下端に対応する位置に配置された前記保持部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の熱交換器。 - 複数の伝熱管の端部どうしの間の途中部を支持し、重力方向に延びるサポート部材と、
前記サポート部材の重力方向の下端に対応する位置に配置された前記保持部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の熱交換器。 - 燃料を燃焼されるボイラと、
燃料が燃焼して発生したガスの流路中に配置され、ガスとの間で熱交換を行う請求項1ないし5のいずれかに記載の熱交換器と、
を備えたことを特徴とする排煙処理システム。
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