JP2691447B2 - ラツピングサイクルの制御 - Google Patents

ラツピングサイクルの制御

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JP2691447B2
JP2691447B2 JP1121683A JP12168389A JP2691447B2 JP 2691447 B2 JP2691447 B2 JP 2691447B2 JP 1121683 A JP1121683 A JP 1121683A JP 12168389 A JP12168389 A JP 12168389A JP 2691447 B2 JP2691447 B2 JP 2691447B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱交換器系の伝熱係数に基づいて熱交換表面
のラッピング(rapping)を制御する方法および装置に
関するものである。
〔発明の背景〕
炉、ボイラー等の熱交換器表面上に堆積したダストま
たはスケールを除去する従来の方法は、煤の吹き払い
(soot blowing)、機械的ラッパー(mechanical rappe
r)、および冷却管内を通るブラシ・ピグまたはこれら
に類した道具を包含している。堆積物を除くためのラッ
パーの使用は、典型的には、予め選ばれた周期と頻度に
基き、そして予め選ばれた力によって行われる。
しかしながら、熱交換器系の効力を維持するには、熱
交換表面上の堆積物の平衡厚さに起因する付加的な伝達
抵抗を最小にするために、堆積物の除去をできるだけ効
果的にすることが要求され、そしてその堆積物は条件の
変化によって増える傾向がある。
本発明は、沸点における水の部分的な蒸発を伴う系内
の熱交換表面から堆積物をできるだけ効果的に除去する
ことを目指している。
本発明の主要な目的は、間接点な熱伝達帯域の熱交換
表面の上に汚染堆積物を有する。その熱交換表面のラッ
ピングを制御することに関するものである。特に、本発
明は、合成ガス系内で前記熱交換表面上に灰分および煤
のような汚染堆積物を有する間接伝熱帯域の熱交換表面
のラッピングを制御することに関するものである。
ガス化装置において、酸素または酸素含有ガスの存在
下に約700℃〜約1800℃の比較的高い温度および約1〜2
00バールの圧力で炭化水素燃料を部分燃焼させることに
よって、合成ガスの発生が起る。酸素含有ガスは空気、
酸素を富化させた空気、および随意に水蒸気、二酸化炭
素および/または窒素で希釈された酸素を包含してい
る。
流動化され、そして窒素のようなガスとともに運ばれ
る石炭はガス化装置と結びついている少なくとも1個の
バーナーと連結している供給容器装置から、流動化した
燃料粒子の形で排出される。典型的には、ガス化装置
は、径方向に向かい合った配置のバーナーを有する。一
般に、これらのバーナーは、生成した炎と燃焼剤をガス
化装置へ導くように配置された排出端部を有する。
熱い生の合成ガスはガス化装置を去るに当って、通
常、循環合成ガスで急冷され、ついで間接熱交換器帯域
に通され、そしてこの間接熱交換器帯域は、ボイラー供
給水を沸点まで過熱し、蒸発させ、そして/あるいは水
蒸気で過熱する様々な一相または二相の熱伝達セクショ
ンを有する。この帯域は発電機を駆動するスチームター
ビンに、乾燥した過熱水蒸気を供給する。合成ガスを経
済的に生産するには、この帯域の熱伝達をできるだけ効
果的にするのが特に重要である。
様々な因子が熱交換器帯域の熱伝達にかなりの影響を
及ぼす。とりわけ、合成ガス中に含まれる固形物、フラ
イアッシュおよび煤が伝熱表面の上に堆積することによ
って引き起こされる汚染は熱交換器帯域の熱伝達に対し
て悪影響を及ぼす。この熱交換器帯域のセクションにお
いて生ずる条件が相違するために、その帯域の各セクシ
ョンで汚染堆積物が異なる速さで集まり易いということ
を考慮に入れた、制御された方法で軽くたたくこと(ラ
ップすること)によって、これらの堆積物を取り去るの
が望ましい。
〔発明の構成および具体的な説明〕
それ故本発明は、熱交換表面上の汚染堆積物を除去す
ることによって熱交換帯域の作用をできるだけ効果的に
する方法において、下記の段階、すなわち (a)伝熱冷却系との間接熱交換によって熱交換帯域中
のガスから熱を除去し、ここで前記熱交換帯域は、複数
個のセクションから構成されて、そのうちの少なくとも
1つのセクションは一相または二相の伝熱セクションで
あり、かつその伝熱センションにおいて、そのセクショ
ンで生ずる種々の条件のために異なる速さで前記伝熱セ
クションの表面に汚染堆積物が集積し、そして各セクシ
ョンが前記堆積物を除去するためのラッパーを含み; (b)前記熱交換帯域の各セクションについて、汚染堆
積物を含む伝熱表面の総括伝熱係数を測定し; (c)前記汚染堆積物の厚さの変化による総括伝熱係数
の相対的な変化を時間の関数として測定し; (d)上記(c)から得られた各セクションの総括伝熱
係数の相対的な変化を、予め選ばれた基準セクションと
比較し、そして前記基準セクションは最も汚染の少ない
セクションであって、その最初の総括伝熱係数と比較し
た現在の総括伝熱係数に基づいてラップされ;そして (e)前記熱交換帯域の前記セクションが前記汚染堆積
物を除去するのに用いられる前記ラッパーを制御する、 という段階を特徴とする前記方法を提供するものであ
る。
本発明はさらに、熱交換表面上の汚染堆積物を除去す
ることによって、ガスを冷却するために使用される熱交
換帯域の作用をできるだけ効果的にする装置において、 (a)間接熱交換によって前記熱交換帯域中の前記ガス
から熱を除去する手段であって、前記熱交換帯域が複数
個のセクションから構成されて、そのうちの少なくとも
1つのセクションが一相または二相の伝熱セクションで
あって、かつその伝熱セクションにおいて、そのセクシ
ョンで生ずる種々の条件のために異なる速さで前記伝熱
セクションの表面に汚染堆積物が集積し、そして各セク
ションが前記堆積物を除去するためのラッパーを含む前
記手段: (b)前記熱交換帯域の各セクションについて、汚染堆
積物を含む伝熱表面の総括伝熱係数を測定するための手
段; (c)前記汚染堆積物の総括伝熱係数の相対的な変化を
時間の関数として測定するための手段; (d)前記(c)から得られた各セクションの総括伝熱
係数の相対的な変化を、予め選ばれた基準セクションと
比較するための手段であって、前記基準セクションが最
も汚染の少ないセクションであり、そしてその基準セク
ションがその最初の総括伝熱係数と比較した現在の総括
伝熱係数に基づいてラップされる前記手段;および (e)前記熱交換帯域の前記セクションから前記汚染堆
積物を除去するための前記ラッパーを制御する手段、 を特徴とする前記装置を提供するものである。
有利には、本発明方法は、(a)個々の微粒子からな
る固体および酸素含有ガスを反応器に装入すること、
(b)昇温下で前記固体を反応器内で部分酸化するこ
と、(c)反応器内で製品ガスを生産すること、(d)
ガスの流れが反応器と通じている熱交換帯域であって、
過熱水蒸気を発生させるように適応させた少なくとも1
つのセクションと低温の熱交換セクションとを含む前記
熱交換帯域に、反応器から出る製品ガスを通すこと、
(e)水蒸気および/または水の冷却系を利用する伝熱
を伴う間接熱交換によって熱交換帯域中の製品ガスから
熱を除去し、そしてその熱交換帯域が複数個のセクショ
ンから構成されていて、そのうちの少なくとも1つが一
相または二相の熱交換セクションであり、かつそれらの
セクションにおいて、条件が相違するために汚染堆積物
が様々なセクションの表面上に異なる速さで集積するこ
と;(f)前記帯域の各セクションについて、汚染堆積
物を含む伝熱表面の総括伝熱係数を測定し、そしてこの
測定が、熱交換帯域内の製品ガスおよび冷却系の質量流
量の測定、熱交換帯域内の生成物ガスおよび冷却系の温
度の測定、および熱交換帯域内の製品ガス側または冷却
材側のいずれかにおける生成物ガスおよび冷却系の熱フ
ラックスの直接の測定を含むこと、(g)各セクション
について汚染堆積物の厚さの変化による総括伝熱係数の
相対的な変化を時間の関数として測定すること、(h)
各セクションの(c)から得られた総括伝熱係数の相対
的な変化を予め選ばれた基準セクションと比較し、そし
て前記基準セクションが、その最初の総括伝熱係数と比
較した現在の総括伝熱係数に基づいてラップされる最も
汚染の少ないセクションであること;(i)ラッピング
手段を使用して前記帯域の各セクションから汚染堆積物
を除去し、そしてそのラッピング手段が、前記帯域の各
セクションについて個々の、かつ独立して制御できるラ
ッピングパラメータを有すること、および(k)前記帯
域の各セクションについてラッピングパラメータを調整
し、そしてこの調整が(1)個々のラッパーのセクショ
ンにおける個々のラッパーのラッピングの間の時間間隔
の調整、(2)個々のラッパーのラッピング強さの調
整、(3)その周期における個々のラッパーの打数の調
整、(4)ラッピングおよび個々のラッパーに関する時
間間隔の調整および(5)前記セクションにおけるラッ
パーの完全なラッピング周期の間の時間間隔の調整のう
ちの1つまたは2つ以上を含むこと、を包含している。
有利には、本発明の装置は、微粒子状の固体および酸
素含有ガスをガス化装置へ供給する手段、固体をガス化
装置内で昇温下に部分酸化する手段、ガス化装置内で製
品ガスを生産する手段、ガス化装置から得られたガスで
急冷した後の製品ガスを、そのガス化装置とガスの流れ
で連絡している熱交換帯域へ通す手段を含み、そしてそ
の熱交換帯域は複数個のセクションから構成されて、そ
のうちの少なくとも1つのセクションは一相または二相
の伝熱セクションである一方、それらのセクションにお
いて、条件が相違するために汚染堆積物が様々なセクシ
ョンで異なる速さで伝熱セクション表面上に集積する。
各セクションは前記汚染堆積物を除去するためのラッパ
ーを含んでいる。有利には、前記帯域は、過熱水蒸気を
発生するように適応させた少なくとも1つのセクショ
ン、および低温の熱交換セクションからなり、(a)水
蒸気および/または水を利用する間接伝熱冷却系によっ
て熱交換帯域中の製品ガスから熱を除去する手段、
(b)前記帯域の各セクションについて汚染堆積物を含
む伝熱表面の総括伝熱係数を測定する手段であって、熱
交換帯域内の製品ガスおよび冷却系の質量流量を測定す
る手段、熱交換帯域内の製品ガスおよび冷却系の温度を
測定する手段および熱交換帯域内の製品ガスおよび冷却
系の熱フラックスを測定する手段を含む前記測定手段、
(c)各セクションに関する汚染堆積物の厚さの変化に
よる総括伝熱係数の相対的な変化を時間の関数として測
定する手段、(d)各セクションの(c)から得られた
総括伝熱係数の相対的変化を、予め選ばれた基準セクシ
ョンと比較する手段であって、前記基準セクションが、
その最初の総括伝熱係数と比較した現在の総括伝熱係数
に基づいてラップされる。最も汚染の少ないセクション
である前記比較手段、(e)ラッピング手段を使用して
前記帯域の各セクションから汚染堆積物を除去する手段
であって、そのラッピング手段が前記帯域の各セクショ
ンについて個々の、かつ独立して制御できるラッピング
パラメータを有する前記除去手段、および(f)前記
(d)に基づいて前記帯域の各セクションのラッピング
パラメータを調整する手段であって、(1)1つのセク
ションにおける個々のラッパーの間のラッピング周期の
時間間隔を調整する手段、(2)個個のラッパーのラッ
ピング強さを調整する手段、(3)その周期における個
々のラッパーの打数を調整する手段、(4)個々のラッ
パーをラップする時間間隔の調整および(5)前記セク
ションにおけるラッパーの完全なラッピング周期の間の
時間間隔の調整を含む前記調整手段、を含んでいる。有
利には、熱交換器帯域は単独で操作されるけれども、ラ
ッピングは系統的に操作される。
本発明の方法および装置は、熱交換帯域のラッピング
をできるだけ効果的にするために、他のセクションと比
較した各セクションの汚染堆積物の厚さの変化に起因す
る総括伝熱係数の変化に基づいて熱交換器系の他のセク
ションのラッピングを含む一連の調整された周期で前記
帯域の各セクションをラッピングするという付加的な特
徴を含むこともでき、そしてこの特徴は熱交換帯域を最
も効果的に操作するという結果を招くことができる。
本発明は一相または二相の、すなわち液体および/ま
たは気体の、間接熱交換帯域の各セクションの総括伝熱
係数を測定するために、プロセスの計装と結び付いた伝
熱測定方法の組合せを使用する。本発明の一つの実施態
様においては、高い(合成)ガス温度およびガス組成
は、約550℃〜約750℃に冷却される側面の伝熱を熱電対
によって正確に監視するのを妨げる。本発明は、二相熱
交換帯域の水蒸気−水混合物の品質から総括伝熱係数を
測定するガス温度の直接の測定以外に、これらの領域に
おけるガンマ線デンシトメーターのような手段を利用す
る。
さらに、本発明は熱交換表面から汚染堆積物を除去す
るため、その表面のラッピングの制御を許す。予め選ば
れた周期と頻度に基づくラッピングを採用するよりもラ
ッピングを制御することが好ましい。過度に頻繁なラッ
ピングは熱交換系の構造上の疲労を起こすおそれがあ
る。さらに、堆積物が薄過ぎるときには、堆積物の除去
を促進するのに内部の力(すなわち質量)が十分でなく
なる。ラッピングの頻度が少な過ぎると、石英のガス化
プロセスの高い運転温度によって引き起こされる、除去
されない堆積物の焼結によって、堆積物の除去が困難に
なる傾向がある。
本発明の別の利点は、熱交換帯域の各セクションから
汚染堆積物を除去するラッピング手段を別々に、かつ独
立して制御できることである。有利には、堆積物の除去
手段は、連続して、反応器に最も近いセクションから始
めて、合成ガスの流れの方向に移動させながら操作され
る。
本発明のもう一つの利点は、伝熱に悪影響を及ぼす熱
交換帯域の各セクションについて、あらゆる汚染堆積物
を含む伝熱表面の総括伝熱係数の相対的な変化を算出で
きることである。
本発明のさらに別の利点は、熱交換器を運転させなが
ら、熱交換表面上の堆積物の量を最小限に抑えられるこ
とであって、これは例えば石炭のガス化プロセスにおい
てガス冷却の運転期間の延長をもたらすが、それは、さ
もないと熱交換帯域の重大な汚染が汚染堆積物を除去す
るためのプロセスの運転停止を要求するおそれが生ずる
からである。
本発明の一つの実施態様においては、以下に、主とし
て微粉炭のガス化から生じたガスの冷却を参照して本発
明を説明するけれども、本発明の方法および装置は、亜
炭、無煙炭、瀝青炭、褐炭、煤、石油コークスおよび同
様な材料のような、ガス化装置において部分燃焼できる
他の微細に分割した固体燃料にも適している。有利に
は、固体の炭素質燃料の寸法は、燃料の90重量%がNo.6
メッシュ(A.S.T.M.)よりも小さい粒子寸法を有するよ
うな寸法である。
〔実施例〕
ついで、添附図面を参照しながら、本発明を実施例に
よってさらに詳しく説明する。図面において、 第1図は、合成ガス系における熱交換表面のラッピン
グをできるだけ効果的にするための本発明の有利な実施
態様を図解しており;そして 第2図は、本発明において適用されるような、熱交換
セクションのバンドル内の堆積物の総括伝熱係数を測定
する装置の有利な実施態様を図解している。
図面はプロセスの概略の流れを表わす図を示し、この
図面の中ではポンプ、コンプレッサ、洗浄装置等のよう
な補助的な装置は示されていない。すべての値は単に例
として示したものか、あるいは計算によって算出したも
のである。
第1図を参照すると、例えば合成ガス系内で汚染堆積
物を有する熱交換表面のラッピングを制御するめたの装
置は粒状の石炭11と酸素含有ガス12をガス化装置13に供
給する手段を含んでいる。石炭はガス化装置13内で昇温
下に部分酸化される。約1100℃〜約1700℃の温度を有す
る生の合成ガス20がガス化装置13内で生成する。生の合
成ガスはガス化装置13とガスの流れで通じている熱交換
帯域へガス化装置13から送られる。前記熱交換帯域は次
の主要なセクション、すなわち循環合成ガスが冷却のた
めにQで注入される急冷セクション14;オープンダクト
セクション15;およびそれぞれ17,18および19で示される
過熱器、蒸発器およびエコノマイザーセクションを含む
ことができる。各セクション17,18及び19はさらに小さ
いセクション21に分割することができる。
間接熱交換によって熱交換帯域の中の合成ガス20から
熱が除去され、それによって一相または二相の循環冷却
系は、場合により約650℃〜約900℃の温度および種々の
条件の水蒸気および/または水を含む。熱交換帯域の或
部分では、セクション15または21の壁の表面22の中には
め込まれた通路内に循環する冷却材が含まれている。熱
交換帯域のセクション21内の表面22の円筒状バンドルの
中には付加的な循環冷却材を含むことができる。
前記帯域の各セクションについて、汚染堆積物を含む
熱交換表面の総括伝熱係数は、単位装置23〜29を使用し
て、前記帯域の様々なセクション内の合成ガスおよび伝
熱冷却系の質量流量、温度および熱フラックスを測定す
ることによって決定される。単位装置23〜29は流量、温
度、水蒸気の特性等を測定し、そして信号をプロセサー
コントローラ30へ伝送するのに必要な流量計、熱電対、
およびガンマデンシトメーターのような計器を含んでい
る。単位装置23〜29はこれらの装置の集合体を表わして
おり、熱交換帯域の1セクション当り1つの単位装置で
示されている。しかしながら、図示されていないけれど
も、前記帯域に慣用される熱交換器セクション1個に付
き1つよりも多い単位装置が必要となり得ることを理解
すべきである。単位装置の数および装置の種類は熱交換
器セクションおよび冷却材相の流れの配置によって決ま
る。後で説明される第2図は、冷却材の部分的な蒸発に
よる熱の除去で従来の熱交換セクションの総括伝熱抵抗
を測定するように作用する単位装置をさらに詳しく説明
している。この場合は、冷却材の蒸発程度を測定し、そ
れによってそのセクションにおける熱フラックスを測定
するためにデンシトメーターが使用される。冷却材相が
そのセクションを通過するときに変化しない別の場合に
は、流入する冷却材と流出する冷却材との温度差は熱フ
ラックスを測定するのに十分である。
合成ガスの温度の変化を測定するために熱電対を使用
することができない急冷帯域およびダクト帯域において
は別の問題が生ずる。この場合異種のセクションの冷却
系によって得られる熱は同じセクションの合成ガスから
失われる熱と実質的に同じであるから、この熱交換器セ
クションの場所におけるガス温度は冷却材系の測定法か
ら測定された熱フラックスから計算される。
冷却媒体の水−水蒸気側には少ししか温度変化が生じ
ないので、液体冷却材の部分的な蒸気によって熱が除去
されるセクションにおいては熱フラックスを測定するこ
とは困難であるが、蒸気と液体とのガンマ線の吸収が異
なることに基づいて熱フラックスを測定するには、ガン
マ線の吸収から生ずる液体と蒸気との相対的な留分を測
定する装置を使用することができ、例えば、水蒸気は水
よりも遥かに低い効率でガンマ線を吸収する。したがっ
て、冷却される(合成)ガスの温度は、水蒸気/水冷却
系によって得られる熱が、冷却される(合成)ガスから
失われる熱に実質的に等しいという事実に基づいて測定
することができる。
上述の測定値は信号23A〜29Aを経てプロセサーコント
ローラ30に伝送し、そして熱交換器帯域の各個々のセク
ションの総括伝熱係数を得るために処理することができ
る。添附図面の第3図を参照すると、セクションAに関
する伝熱係数(U)は一般に次の関係に基づいて計算さ
れる。
T=温度 F=質量流量 G=合成ガス W=冷却材(水および/または水蒸気) H=ホットエンド C=コールドエンド A=熱交換器セクションの面積(m2) (ヒートフラックス)=(FG)・(ガスの熱容量)・ (TGH−TGC)A,KJ/(hr)(m2) ここで FG=合成ガスの質量流量(kg/hr) TGH,TGCはそれぞれホットエンドおよびコールドエンド
における温度である。
同様に、(ヒートフラックス)=(FG)・(V)・ (λ)/A(蒸発部分のみ) ここで (FM)=冷却材の質量流量(kg/hr) V=蒸発した質量留分 λ=蒸発潜熱(KJ/kg) また、DTH≡TGH−TWH DTC≡TGC−TWC はそれぞれ、ホットエンドおよびコールドエンドにおけ
る合成ガスと冷却材との間の温度差である。
ここで U=総括伝熱係数、KJ/(hr・m2・℃) このようにして、各セクションに関する総括伝熱係数
およびその時間の関数の形を相対的変化はプロセサーコ
ントローラによって連続的に計算される。1つのセクシ
ョン内の総括伝熱係数の変化は汚染堆積物の厚さの相違
によって起こり得るものであって、これは我々がラッピ
ング変数を処理することによって熱交換帯域においてで
きるだけ小さくしようと試みるプロセス変数である。し
かしながら、総括伝熱係数はまた質量流量、温度、圧力
および組成を包含する、ガスの流れの変数によっても変
化する。熱交換帯域の幾つかのセクションは汚染によっ
て無視できるほどの僅かな伝熱抵抗しか受けないので、
殆どどの連続的なラッピングもそのセクションを最初の
性能に近く維持する。これは、汚染によって余り変化し
ないこのようなセクションに対する他のセクションの比
を形成するこのによって他の伝熱セクションに対するガ
スの流れの変数の作用を割引くことを可能にするので、
基準セクションとみなすことができる。オープンダクト
のセクションはこのような基準セクションとして役立
つ。
第2図を参照すると、間接熱交換帯域の2つの蒸発セ
クション21の堆積物の総括伝熱係数を測定するための装
置は、各セクションについて汚染堆積物を含む伝熱表面
の総括伝熱係数およびその帯域の相対的な変化をひとま
とめにして測定するプロセサーコントローラ30を含んで
いる。冷却媒体(例えば水蒸気または水)はその媒体の
質量流量を測定するためにライン53を経て(ベンチュ
リ)流量計54または同様な計器中に入ってから、その媒
体の入口温度TWCを測定するために熱電対55または同様
な計器と接触し、ついで熱交換セクション21の入口に入
り、ここで冷却媒体は熱い合成ガスと間接熱交換を起こ
して、二相の冷却媒体のうちの残りの液体の一部または
全部は付加的な蒸気に転化される。冷却媒体は出口ライ
ン57を経てセクション21から取り出され、ついで媒体の
出口熱含量を測定するのに必要な冷却媒体中の液体部分
と蒸気留分との比を測定するために、デンシトメトリー
58によるガンマ線の検出を受ける。この媒体はあらゆる
水蒸気がライン59から分離されるドラム60の中に保持さ
れ、圧力は圧力装置61によって測定され、そして質量流
量は流量計装置62によって測定される。液体の冷却材媒
体はライン53を経て再循環するためにライン63を経てポ
ンプ64に入る。それぞれ装置54,55,58,61および62から
出た信号54A,55A,58A,61Aおよび62Aはそれぞれプロセサ
ーコントローラ30へ伝送される。流量、温度および蒸発
した冷却媒体の留分を測定し、そして信号65A,66Aおよ
び68Aをプロセサーコントローラへ送る同様な手段65,66
および68が他のセクションに備えられている。冷却媒体
の熱い合成ガスを測定するためのこれらの手段を組み合
わせたセットが単位装置23または同様な装置として前に
広く説明した型の単一の装置に相当している。
間接熱交換器帯域の掃除をできるだけ効果的にする慣
用方法は、通常、熱交換帯域を出る合成ガスの温度の観
察を基礎としている。しかしながら、これは、ガスの速
さ、ガスの組成、温度および圧力等に影響を及ぼし、通
例の熱交換帯域の各セクションに影響を及ぼす、ガス化
装置における条件変化の作用を考慮していない。したが
って、汚染堆積物と連合していないこれらの多方面にわ
たる効果を考慮するためには、熱交換帯域の各セクショ
ンに関する総括伝熱係数を計算する必要がある。
各セクションに関する、汚染堆積物を含む伝熱表面の
総括伝熱係数の相対的変化は、プロセサーコントローラ
30により時間の関数として測定される。プロセサーコン
トローラ30は1つのセクションの総括伝熱係数の相対的
変化と予め選ばれた基準セクションとを比較する。
フライアッシュおよび煤のような汚染堆積物は、機械
的はラッパー40,44および48〜50、音響を発するホーン
あるいは特にプロセサーコントローラ30から受けた信号
40A,44Aおよび48A〜50Aに基づく当該技術で周知の他の
手段のような慣用のラッピング手段を使用して、除去さ
れる。熱交換帯域は種々の形状寸法、平均温度、流速お
よび水側相の状況(すなわち蒸気の過熱、部分的な蒸発
および液相の加熱)のセクションを含んでいるので、各
セクションは種々の堆積速度を持ち得ることが予期され
る。したがって、プロセサーコントローラ30を経て制御
できる帯域の各セクションについて個々の、そして独立
して制御できるラッピングパラメータを有するようにラ
ッパーを用意するのが望ましい。パラメータは1つのセ
クションにおける個々のラッパーのラッピング周期の間
の時間間隔、ラッピング強さ、ラッパーの打数、それ自
体の周期における個々のラッパーのラッピング頻度、個
々のラッパーをラッピングするための時間間隔および1
つのセクションにおけるラッパーの完全なラッピング周
期の間の時間間隔を包含している。
本発明においては、割り込まれた伝熱表面から微粒状
の堆積物を分離するには、堆積物と伝熱表面との間の付
着力を克服するのに十分であるラッピング強さ、並びに
堆積物に十分に形成された連続層中に存在し得るあらゆ
る弾力を必要としている。しかも、この力は伝熱表面の
意図された有効寿命にわたって構造上の疲労を起こさな
いほど十分小さくなければならない。
伝熱表面に衝撃力を適用するとき、その表面はあらゆ
る普通のモードで振動し、各々モードは種々の頻度と一
定の波形を有する。一般に、頻度が少ないモードほど益
々大きな最大変位を有し、一方頻度が多くなるほど益々
大きな速度変化を有する。個々のモードについて全く反
応のない水準で力を適用するときには、そのモードは刺
激する効果が非常に弱くなるであろう。最大の反応が起
こる場合近くで力を適用する場合には、そのモードは効
果的に刺激される。構造が大きくて力が小さいときに
は、運動がその源からの距離に伴って急速に衰える結
果、効果的な清掃運動のためには多方面にわたる刺激の
配置が必要となる。本発明は振動の頻度の効果およびモ
ードの形状およびラッパーのタイミング、強さ、相、位
置、および数を、構造上の信頼性並びに掃除の性能につ
いて決定する手段を提供する。
熱交換器系は別個の成分からなる分配された形で第1
図に示されているけれども、これらの成分は1つの単位
装置でまとめるか、あるいは個々の利用のためにいつで
も最も便利に使えるような道具にできることは当業者に
よって容易に理解されるであろう。
本発明に関する以上の説明は単にその説明として述べ
ることが意図されているに過ぎず、本発明の精神を逸脱
しないで、これまでに説明した方法および装置の細部
に、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で様々な
変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は合成ガス系に対して適用した本発明の実施例を
概略的に示す説明図であり、第2図は熱交換セクション
のバンドル内の堆積物の総括伝熱係数を測定する本発明
装置の実施例を流れ示す流れ系統図であり、そして第3
図は本発明において測定される総括伝熱係数を説明する
ためのブロック図である。 図において、 13……ガス化装置、20……合成ガス、14……急冷セクシ
ョン、15オープンダクトセクション、17……過熱器、18
……蒸発器、19……エコノマイザー、21……熱交換帯域
セクション、30……プロセサーコントローラ、55……熱
電対、58……デンシトメーター、60……ドラム、64……
ポンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリフオード・チヤールズ・セガースト ロム アメリカ合衆国テキサス州 77042 ヒ ューストン、リヴアーヴユー・ドライヴ 10811 (72)発明者 ヤコブ・ヘンドリツク・ステイル オランダ国 2596 エイチ・アール、ハ ーグ、カレル・ウアン・ビラートーラン 30 (72)発明者 ゲルト・ハレンスラク オランダ国 2596 エイチ・アール、ハ ーグ、カレル・ウアン・ビラントラーン 30 (72)発明者 マテウス・マリア・ウアン・ケセル オランダ国 1031 シー・エム アムス テルダム、バトホイスウエヒ 3

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱交換表面上の汚染堆積物を除去すること
    によって熱交換帯域の作用をできるだけ効果的にする方
    法において、下記の段階、すなわち、 (a)伝熱冷却系との間接熱交換によって熱交換帯域中
    のガスから熱を除去し、ここで前記熱交換帯域は、複数
    個のセクションから構成されて、そのうちの少なくとも
    1つのセクションは一相または二相の伝熱セクションで
    あり、かつその伝熱センションにおいて、そのセクショ
    ンで生ずる種々の条件のために異なる速さで前記伝熱セ
    クションの表面に汚染堆積物が集積し、そして各セクシ
    ョンが前記堆積物を除去するためのラッパーを含み; (b)前記熱交換帯域の各セクションについて、汚染堆
    積物を含む伝熱表面の総括伝熱係数を測定し; (c)前記汚染堆積物の厚さの変化による総括伝熱係数
    の相対的な変化を時間の関数として測定し; (d)上記(c)から得られた各セクションの総括伝熱
    係数の相対的な変化を、予め選ばれた基準セクションと
    比較し、そして前記基準セクションは最も汚染の少ない
    セクションであって、その最初の総括伝熱係数と比較し
    た現在の総括伝熱係数に基づいてラップされ;そして (e)前記熱交換帯域の前記セクションが前記汚染堆積
    物を除去するのに用いられる前記ラッパーを制御する、 という段階を特徴とする前記方法。
  2. 【請求項2】前記ガスを反応器から熱交換帯域へ通し、
    そして前記ガスを、過熱水蒸気を発生するように適応さ
    せた少なくとも1つのセクションおよび低温の熱交換セ
    クションに通すことを含むことを特徴とする、特許請求
    の範囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】総括伝熱係数を測定する段階が前記熱交換
    帯域の各セクションに関する前記堆積物の総括伝熱係数
    の測定を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第1項
    記載の方法。
  4. 【請求項4】総括伝熱係数を測定する段階が、前記熱交
    換帯域内における前記ガスおよび冷却系の質量流量の測
    定、前記熱交換帯域内の前記ガスおよび冷却系の温度の
    測定、および前記熱交換帯域内の前記ガスおよび冷却系
    の熱フラックスの測定を含むことを特徴とする、特許請
    求の範囲第1項または第3項記載の方法。
  5. 【請求項5】前記汚染堆積物を除去する段階が、機械的
    なラッピング手段を使用して、前記熱交換帯域の各セク
    ションから堆積物を除去することを含むことを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  6. 【請求項6】ラッピング手段を使用する段階が、前記熱
    交換帯域の各セクションに関するラッピングパラメータ
    を個々に、かつ独立して制御することを含む、特許請求
    の範囲第5項記載の方法。
  7. 【請求項7】ラッピング手段を使用する段階がラッピン
    グパラメータを調整することを含むことを特徴とする、
    特許請求の範囲第5項または第6項記載の方法。
  8. 【請求項8】前記(d)に基づいて前記熱交換帯域の各
    セクションの前記ラッピングパラメータを調整すること
    を特徴とし、そして前記調整が(1)前記セクションに
    おける個々のラッパーのラッピングの間の時間間隔を調
    整すること、(2)個々のラッパーのラッピング強さの
    調整、(3)その周期における個々のラッパーの打数の
    調整、(4)個々のラッパーをラッピングするための時
    間間隔の調整、および(5)前記セクションにおけるラ
    ッパーの完全なラッピング周期の間の時間間隔の調整の
    うちの1つまたは2つ以上を含む、特許請求の範囲第7
    項記載の方法。
  9. 【請求項9】熱交換表面上の汚染堆積物を除去すること
    によって、ガスを冷却するために使用される熱交換帯域
    の作用をできるだけ効果的にする装置において、 (a)間接熱交換によって前記熱交換帯域中の前記ガス
    から熱を除去する手段であって、前記熱交換帯域が複数
    個のセクションから構成されて、そのうちの少なくとも
    1つのセクションが一相または二相の伝熱セクションで
    あって、かつその伝熱セクションにおいて、そのセクシ
    ョンで生ずる種々の条件のために異なる速さで前記伝熱
    セクションの表面に汚染堆積物が集積し、そして各セク
    ションが前記堆積物を除去するためのラッパーを含む前
    記手段: (b)前記熱交換帯域の各セクションについて、汚染堆
    積物を含む伝熱表面の総括伝熱係数を測定するための手
    段; (c)前記汚染堆積物の総括伝熱係数の相対的な変化を
    時間の関数として測定するための手段; (d)前記(c)から得られた各セクションの総括伝熱
    係数の相対的な変化を、予め選ばれた基準セクションと
    比較するための手段であって、前記基準セクションが最
    も汚染の少ないセクションであり、そしてその基準セク
    ションがその最初の総括伝熱係数と比較した現在の総括
    伝熱係数に基づいてラップされる前記手段;および (e)前記熱交換帯域の前記セクションから前記汚染堆
    積物を除去するための前記ラッパーを制御する手段、 を特徴とする前記装置。
  10. 【請求項10】前記ガスを反応器から熱交換帯域へ通す
    手段が、過熱水蒸気を発生するように適応させた少なく
    とも1つのセクション・および低温の熱交換セクション
    に前記ガスを通す手段を含むことを特徴とする、特許請
    求の範囲第9項記載の装置。
  11. 【請求項11】総括伝熱係数を測定するための前記手段
    が、前記熱交換帯域の各セクションに関する前記堆積物
    の総括伝熱係数を測定する手段を含むことを特徴とす
    る、特許請求の範囲第9項記載の装置。
  12. 【請求項12】総括伝熱係数を測定するための前記手段
    が、前記熱交換帯域内の前記ガスおよび冷却系の質量流
    量を測定する手段、前記熱交換帯域内の前記ガスおよび
    冷却系の温度を測定する手段、および前記熱交換帯域内
    の前記ガスおよび冷却系の熱フラックスを測定する手段
    を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第10項または
    第11項記載の装置。
  13. 【請求項13】前記汚染堆積物を除去する前記手段が、
    機械的ラッピング手段を使用して前記熱交換帯域の各セ
    クションから堆積物を除去する手段を含むことを特徴と
    する、特許請求の範囲第10項記載の装置。
  14. 【請求項14】前記ラッピング手段が、前記熱交換帯域
    の各セクションに関するラッピングパラメータを個々
    に、かつ独立して制御する手段を含むことを特徴とす
    る、特許請求の範囲第13項記載の装置。
  15. 【請求項15】前記ラッピング手段がラッピングパラメ
    ータを調整する手段を含むことを特徴とする、特許請求
    の範囲第13項または第14項記載の装置。
  16. 【請求項16】前記(d)の測定に基づいて前記熱交換
    帯域の各セクションの前記ラッピングパラメータを調整
    する前記手段を調整する手段を特徴とし、そして前記調
    整手段が、(1)前記セクションの個々のラッパーのラ
    ッピングの間の時間間隔を調整する手段、(2)個々の
    ラッパーのラッピング強さを調整する手段、(3)その
    周期における個々のラッパーの打数を調整する手段、
    (4)個々のラッパーをラッピングするための時間間隔
    を調整する手段、および(5)前記セクションにおける
    ラッパーの完全なラッピング周期の間の時間間隔を調整
    する手段のうちの1つまたは2以上を含むことを特徴と
    する、特許請求の範囲第15項記載の装置。
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