JP4637817B2 - ボイラ排ガス系統及びその空気予熱器の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、火力発電所などのプラントに設置されたボイラの燃焼炉の排ガスを受け入れる空気予熱器の効果的な洗浄方法、および、該洗浄方法を実施するに好適なボイラ排ガス系統に関するものである。

火力発電所などのプラントに設置されるボイラでは、その燃焼炉に供給される燃焼用空気は、燃焼炉から排出された排ガスが導入された空気予熱器に導入して該排ガスと熱交換させて予熱した後、燃焼炉に供給される。一方、空気予熱器から排出された燃焼炉の排ガスは、煙道を介して電気集塵器に導入され、そこで煤塵が除去された後、脱硫装置に導入され、そこで脱硫された後、煙突を介して大気中に放出される。なお、燃焼炉の排ガスは、空気予熱器に導入される前に排煙脱硝装置に導入されて脱硝工程に付されることもある。

このような空気予熱器、電気集塵器等を包含するボイラ排ガス系統において、空気予熱器としては、通常、回転再生式空気予熱器が用いられる。回転再生式空気予熱器は、一軸を中心として回転する熱交換器を備え、例えば、この軸方向に沿って該熱交換器の上部に燃焼炉の排ガス（通常約３００℃）を通過させ、下部に燃焼用空気（通常約２０℃）を通過させることにより、熱交換器が排ガスに接触する間に畜熱し、燃焼用空気に接触する間に放熱し、かくして、排ガスから熱を奪うとともに、燃焼用空気に熱を与えるように構成されている。

この熱交換器は、上記排ガス及び燃焼用空気を流通させると同時に熱交換を達成するために、多数のヒーティングエレメントで区画された構造を備えている。燃焼炉の排ガスには、通常、灰分、未燃分などの煤塵が含まれているので、ヒーティングエレメントには経時的に多数の煤塵が付着する。このような煤塵が熱交換器に堆積すると、排ガスや燃焼用空気の流通が阻害されるため、通常、ボイラの運転停止時などにヒーティングエレメントを定期的に水洗する必要がある。したがって、空気予熱器には、ヒーティングエレメントの水洗を容易に行えるように、水洗ノズルが設置されている。

しかしながら、熱交換器の水洗を行うと、ヒーティングエレメントに付着した水分が電気集塵器に入り込み、電気集塵器内の湿度が高まり、集塵板や放電極に煤塵が付着して集塵効率を低下させる原因となる。したがって、ボイラの運転停止時は、熱交換器の水洗と同時に、電気集塵器の水洗も行うのが通常の作業であった。

しかし、電気集塵器の水洗は、多数の集塵板が配列された暗い閉所内での作業となるので、作業環境が悪いだけでなく、排ガスの硫黄分が多い場合には、水洗によって硫酸が生じ、電気集塵器の筐体などを構成する鉄板を腐蝕して電気集塵器の寿命を短くする原因となる。したがって、空気予熱器の熱交換器の水洗は頻繁に行うことが好ましい一方で、電気集塵器の水洗の頻度は極力少なくすることが好ましい。

従来、空気予熱器の下流に連接された排ガスダクトに排ガスの流れ方向に沿って仕切板を設けるとともに、該仕切板の下流で排ガスダクトを屈曲させることによって、排ガス中の煤塵がダクト下流に配置された機器に付着して乾燥固化するのを防止することが提案されている（特許文献１）。しかし、この構成は、空気予熱器の排ガスダクトの内部構造が複雑になるという欠点だけでなく、既存の設備に簡単に応用することはできないという不都合もあった。

特開２００２-２６７３９４号公報

本発明の目的は、電気集塵器の水洗とは独立して簡単に空気予熱器の水洗を行えるようにする方法、及び、該方法を実施するために好適なボイラ排ガス系統であって、既存の設備にも簡単に応用できるものを提供することにある。

本発明によれば、上記目的は、燃焼炉から排出された排ガスを受け入れて燃焼炉に供給される燃焼用空気との熱交換を行う空気予熱器と、煙道を介して該空気予熱器から排出される排ガスを受け入れて該排ガスの煤塵を除去する電気集塵器とを含むボイラ排ガス系統における空気予熱器の洗浄方法であって、前記煙道の横断方向に設けられた開閉可能なスリットと、該スリットから該煙道内に挿入可能な１又は複数の遮断板とからなる遮断手段で該煙道を空気予熱器と電気集塵器との間で遮断した後、空気予熱器の洗浄を行うことを特徴とする、空気予熱器の洗浄方法によって達成される。

また、本発明の他の局面によれば、燃焼炉から排出された排ガスを受け入れて燃焼炉に供給される燃焼用空気との熱交換を行う空気予熱器と、該空気予熱器から排出される排ガスを受け入れて該排ガスの煤塵を除去する電気集塵器と、前記空気予熱器から排出される排ガスを前記電気集塵器に導く煙道とを含むボイラ排ガス系統であって、前記煙道は前記煙道の横断方向に設けられた開閉可能なスリットと、該スリットから該煙道内に挿入可能な１又は複数の遮断板とからなる遮断手段を備え、該遮断手段で該煙道を空気予熱器と電気集塵器との間で遮断した状態で空気予熱器の洗浄を行うことができるようにしたことを特徴とする、ボイラ排ガス系統が提供される。

本発明によれば、空気予熱器と電気集塵器を連結する煙道に、該煙道内のガスの流通を実質的に遮断する遮断手段を設け、該遮断手段で該煙道を遮断した後、空気予熱器の洗浄を行うようにしたので、ボイラの短い運転停止時であっても、簡単に熱交換器の水洗を行うことができ、電気集塵器の水洗を同時に行う必要が無くなる。その結果、従来よりも頻繁に空気予熱器の熱交換器の水洗を行うことができるため、空気予熱器の性能を常に最大限に発揮させることができるだけでなく、電気集塵器の水洗の頻度を低下させることもできるので、電気集塵器の寿命を長くすることができる。本発明は、石炭、原油、重油等の硫黄分や煤塵の発生量の多い燃料を用いたボイラにおいて特に好適である。

以下、本発明の具体例を図面に基づいて説明するが、本発明は下記の具体例のみに限定されるものではない。

図１は、本発明のボイラ排ガス系統の空気予熱器から電気集塵器に至る系統を概略的に示すものであり、図１（Ａ）は平面図であり、図１（Ｂ）は側面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の一部を拡大して示す側断面図である。図１において、数字１は空気予熱器、３は電気集塵器であり、両者は、数字１３及び２１乃至２５で示される煙道で連絡されている。空気予熱器１は、上記した従来の回転再生式空気予熱器であり、燃焼炉から排出された排ガスを受け入れる煙道１１及び熱交換した排ガスを排出する煙道１３を上部に備え、燃焼炉へ供給される燃焼用空気を受け入れる導管１４及び熱交換して予熱された燃焼用空気をボイラの燃焼炉へ向けて排出する導管１２を下部に備えている。煙道１３は接続部４を介して煙道２１〜２５に連結している。なお、この例では、後述のように、接続部４には本発明の遮断手段が設けられるが、遮断手段が開いているとき、すなわちボイラの運転時は排ガスの流通路であり、接続部４は煙道の一部を構成する。図１（Ａ）から明らかなように、空気予熱器１は２系統設けられている。両系統は、２股の煙道２３で合流し、単一の屈曲した煙道２４を介して２股の煙道２５で再度２系統に分かれ、２つの電気集塵器３に連絡している。図１において、矢印は排ガス及び燃焼用空気の流れ方向を示している。

図示の例では、本発明の遮断手段は、接続部４の上面に煙道の横断方向、より具体的には煙道１３の長手方向に対して直交する方向に開閉自在に設けられたスリット４１と、そこに挿入可能な遮断板５から構成されている。スリット４１は、接続部４の幅方向全体に亘って設けられており、図１（Ｃ）に示されるように、ボイラ運転時は、蓋４０で覆って閉止できるようにされている。蓋４０は、接続部４にボルト等の締結手段（図示せず）によって着脱自在に固定される。

ボイラの停止時に、空気予熱器１を水洗する場合、すなわち、空気予熱器１の熱交換器を水洗する場合、締結手段を解除して蓋４０を除去し、スリット４１から遮断板５を接続部４内に挿入する。遮断板５はスリット４１から挿入でき、煙道１３と煙道２１との間の気体の流れを実質的に遮断できるものであれば特に限定されないが、最も代表的には、鉄板などが使用される。鉄板は、例えば、図示のように、クレーンなどで吊り上げてスリット４１内に挿入することができる。なお、蓋４０の着脱も同様のクレーンを用いて行ってもよい。

次に、図２〜図４を参照しつつ、遮断手段のより具体的な構成を説明する。

図２は、図１の接続部４周辺を拡大した平面図であり、スリット４１及びその内部構成を示す平面図である。図２の構成では、スリット４１によって開口した接続部４の対向する２つの内側面に沿って縦方向に断面C型の案内部材４２ａ，４２ｂがその溝部を対向させて固定されており、その間に、該案内部材４２ａ，４２ｂと平行に、２本の断面Ｈ型の案内部材４３ａ，４３ｂがその溝部を隣接する案内部材の溝部に対向させて立設されている。したがって、案内部材４２ａ，４３ａ，４３ｂ，４２ｂの間に３つの遮断板の挿入空間が区画されており、図示のように、合計３枚の鉄板５ａ，５ｂ，５ｃを遮断板５として挿入できるように構成されている。鉄板５ａ，５ｂ，５ｃは、煙道または案内部材４２ａ，４３ａ，４３ｂ，４２ｂの所定位置にボルトなどの締結手段で固定できるようにしてもよい。また、遮断手段５を挿入した後、空気予熱器１の水洗時に、蓋４０を閉じてもよいが、蓋４０をせずにスリット４１を開口したまま水洗を行うこともできる。水洗後は、遮蔽板５をスリット４１から取り除き、蓋４０を閉じて固定すればよい。この具体例では、遮断板５が３つに分割されて小型化されているため、スリット４１への挿入及びスリット４１からの引き上げ、並びに、保管が容易に行える。なお、案内部材については、腐蝕や煤塵の付着を防止するようにする必要がある。

図３は、案内部材４３ａ，４３ｂを備えていない以外図２の構成と同じである。したがって、案内部材４２ａ，４２ｂの間に、１枚の鉄板５ａを遮断板５として挿入できるように構成されている。この具体例では、煙道中央に案内部材を設ける必要がないため、構成が簡単となるが、遮断板５は軽量にすることが好ましい。

図４は、図４（Ｂ）の平面図に示されるように、案内部材４２ａ，４２ｂは図３と同様の構成であるが、図４（Ａ）の断面図に示されるように、遮蔽板５として、４枚の横長の鉄板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを使用する点で、図３と相違する。すなわち、それぞれの鉄板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを案内部材４２ａ，４２ｂに沿って積み重ねるように配置する構成である。この具体例では、煙道中央に案内部材を設ける必要がないため、構成が簡単となり、しかも、遮断板５が４つに分割されて小型化されているため、スリット４１への挿入及びスリット４１からの引き上げ、並びに、保管が容易に行える。

本発明において、スリット４１を設ける位置は特に限定されないが、煙道に水洗時の水分が蓄積するのを防止するために、空気予熱器１の近傍に設けることが好ましい。本発明の遮断手段は、新規にボイラを建設する際に設けることができるが、煙道やその接続部を切断してスリット４１を設け、適宜案内部材等を設けることにより、既存のボイラ排ガス系統にも簡単に設置できる。

本発明は、火力発電所などのプラントに設置されるボイラに、新規及び既存の設備を問わず適用することができ、特に、石炭、原油、重油等の硫黄分や煤塵の発生量の高い燃料を用いたボイラにおいて有用である。

（Ａ）は、本発明のボイラ排ガス系統の空気予熱器から電気集塵器に至る系統を概略的に示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図であり、（Ｃ）は蓋を持ち上げた状態で示す（Ｂ）の一部拡大側断面図である。 本発明の遮断手段の一具体例及びその内部構成を示す平面図である。 本発明の遮断手段の他の具体例及びその内部構成を示す平面図である。 （Ａ）は本発明の遮断手段のさらに他の具体例及びその内部構成を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。

１…空気予熱器、３…電気集塵器、４…接続部、１３，２１〜２５…煙道、４１…スリット、５…遮断板。

Claims (2)

1. 燃焼炉から排出された排ガスを受け入れて燃焼炉に供給される燃焼用空気との熱交換を行う空気予熱器（１）と、煙道（４，１３，２１〜２５）を介して該空気予熱器（１）から排出される排ガスを受け入れて該排ガスの煤塵を除去する電気集塵器（３）とを含むボイラ排ガス系統における空気予熱器の洗浄方法であって、
   前記煙道（４，１３，２１〜２５）の横断方向に設けられた開閉可能なスリット（４１）と、煙道外から該スリット（４１）を通して該煙道（４，１３，２１〜２５）を横断するように内部に挿入可能な１又は複数の遮断板（５）とからなる遮断手段（４１，５）で該煙道（４，１３，２１〜２５）を空気予熱器（１）と電気集塵器（３）との間で遮断した後、空気予熱器（１）の洗浄を行うことを特徴とする、空気予熱器の洗浄方法。
2. 燃焼炉から排出された排ガスを受け入れて燃焼炉に供給される燃焼用空気との熱交換を行う空気予熱器（１）と、該空気予熱器（１）から排出される排ガスを受け入れて該排ガスの煤塵を除去する電気集塵器（３）と、前記空気予熱器（１）から排出される排ガスを前記電気集塵器（３）に導く煙道（４，１３，２１〜２５）とを含むボイラ排ガス系統であって、前記煙道（４，１３，２１〜２５）は前記煙道（４，１３，２１〜２５）の横断方向に設けられた開閉可能なスリット（４１）と、煙道外から該スリット（４１）を通して該煙道（４，１３，２１〜２５）を横断するように内部に挿入可能な１又は複数の遮断板（５）とからなる遮断手段（４１，５）を備え、該遮断手段（４１，５）で該煙道（４，１３，２１〜２５）を空気予熱器（１）と電気集塵器（３）との間で遮断した状態で空気予熱器（１）の洗浄を行うことができるようにしたことを特徴とする、ボイラ排ガス系統。

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