JP4841649B2 - 熱交換器の配管の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、排熱回収ボイラの節炭器などの複数の配管からなる熱交換器の配管の補修方法に関する。

ガスタービンの排ガスから熱交換によって蒸気を発生させる装置として排熱回収ボイラが設置されている。排熱回収ボイラは、内部を冷媒が流れる複数の配管が上下方向に延びるように接続された複数のパネルからなる節炭器を備え、節炭器の配管の間に排ガスを通過させることで、排ガスと冷媒との間で熱交換を行って蒸気を発生させ、この蒸気により発電を行う（例えば、特許文献１参照）。

ここで、節炭器の配管には内部を通過する水により流れ加速腐食が生じることがあり、点検作業や補修作業が必要となる。従来より、節炭器の配管の補修作業は、腐食箇所の上下を切断し、新たな配管を接続することにより行っている。特に、節炭器の配管は密集して設けられているため、奥部の配管に腐食が生じた場合には、作業スペースを確保するために手前側の配管も切断していた。

特開２００７―２９８２４５号公報

上記のような奥部の配管の補修作業を行う際に、補修の対象となる配管の切断した部分や、手前側の配管の作業スペースを確保するために切断した部分には、健全な配管を接続する。このような健全な配管として、作業スペースを確保するために切断した手前側の配管を再利用する。しかしながら、これら配管は適宜な長さで切断していたため、切断後の配管の長さがまばらになってしまい、再利用可能な配管数が少なくなっていた。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、節炭器の補修作業を行う際に、再利用可能な配管を多数確保することができる方法を提供することである。

本発明の熱交換器の補修方法は、複数の熱交換用の配管が手前側から奥側へ並ぶように密集して配置された熱交換器において、腐食が生じた前記配管を補修する方法であって、
前記複数の配管のうち、前記腐食が生じた配管及び当該配管よりも手前の配管を切断する切断ステップと、前記配管の切断した部分に健全な配管を接続する接続ステップと、を備え、前記切断ステップでは、前記腐食が生じた配管よりも手前の配管を、奥側から手前側に向かって切断する部分の長さが長くなるように切断し、前記接続ステップでは、前記切断ステップにおいて切断した配管のうち前記腐食が生じた配管を除く配管に仕上げを施し、前記切断ステップにおいて切断した位置よりも奥側の配管の切断された部分に接続することを特徴とする。

上記の熱交換器の配管の補修方法において、前記切断ステップでは、前記腐食が生じた配管よりも手前の配管を、下方の切断位置が略等しい高さに、上方の切断位置が手前側に向かって高くなるように切断してもよい。

本発明によれば、切断の対象となる配管を奥から手前に向かって切断する部分の長さが長くなるように切断することで、健全な配管を切断した部分に接続する際に、健全な配管として一列手前側の配管を用いることができるため、再利用可能な配管を多数確保できる。

排熱回収ボイラの構成を示す図である。 低圧側節炭器を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。 低圧側節炭器の構成を示す構成図である。 低圧側節炭器を構成する配管パネル構造の拡大断面図である。 配管の切断位置の決定方法を説明するための図である。 図５におけるＡ部の拡大図である。 切断した配管を再利用して接続する方法を説明するための図である。

以下、本発明の熱交換器の配管の補修方法の一実施形態について、節炭器を補修する場合を例として図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、排熱回収ボイラ１０の構成を示す図である。同図に示すように、排熱回収ボイラ１０は、煙道６０内に設けられた低圧側節炭器２０、低圧側蒸発器２１、高圧側節炭器３０、及び高圧側蒸発器３１と、煙道６０外に設けられた低圧側ドラム２２、高圧側ドラム３２、過熱器４０、低圧側ポンプ５０、及び高圧側ポンプ５１と、を含んで構成される。

排熱回収ボイラ１０は、煙道６０内に燃焼排ガスが供給され、排ガスの流れに沿って過熱器４０、高圧側蒸発器３１、高圧側節炭器３０、低圧側蒸発器２１、低圧側節炭器２０の順序で配置されている。ガスタービンから排出された高温の排ガスの熱は、過熱器４０、高圧側蒸発器３１、高圧側節炭器３０、低圧側蒸発器２１、及び低圧側節炭器２０において内部を流れる水との間で熱交換が行われる。なお、低圧側節炭器２０の詳細な構成は後に詳述する。

低圧側ポンプ５０から圧送された水は、低圧側節炭器２０において排ガスにより加熱されて低圧側蒸発器２１へと送られ、低圧側蒸発器２１において排ガスにより加熱されて水蒸気が発生する。そして、低圧側蒸発器２１において発生した水蒸気は低圧側ドラム２２へと送られ、低圧側ドラム２２において水蒸気が分離され、分離された水蒸気はタービンへと送られる。

また、高圧側ポンプ５１から圧送された水は、高圧側節炭器３０において排ガスにより加熱されて高圧側蒸発器３１へと送られ、高圧側蒸発器３１において排ガスにより加熱されて水蒸気が発生する。そして、高圧側蒸発器３１において発生した水蒸気は高圧側ドラム３２へと送られ、高圧側ドラム３２において水蒸気が分離され、分離された水蒸気は過熱器４０で過熱されてタービンへと送られる。

図２は、低圧側節炭器２０の詳細な構造を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、低圧側節炭器２０の構成を示す構成図、図４は、低圧側節炭器２０を構成する配管パネル構造１００Ａの拡大断面図である。なお、図３に示すように、第１〜第４のパネル構造１００Ａ〜１００Ｄは左右に二枚並ぶが、図２（Ｂ）、（Ｃ）では一枚のみを示す。また、高圧側節炭器３０は、低圧側節炭器２０と同様の構成であるため、説明を省略する。

図２及び図３に示すように、低圧側節炭器２０は、第１〜第４のパネル構造１００Ａ〜１００Ｄが、積層されてなる。
第１〜第３のパネル構造１００Ａ〜１００Ｃは、複数の配管１０４、１０５からなる一対の配管群１１４、１１５と、上部配管１０１と、上流側及び下流側の下部配管１０２、１０３とにより構成される。配管群１１４、１１５を構成する配管１０４は奥行き方向に複数列（本実施形態では３列）、横方向に複数列並べられている。一対の配管群１１４、１１５を構成する複数の配管１０４、１０５は、夫々その上端が上部配管１０１に接続されている。また、一方の配管群１１４を構成する複数の配管１０４の下端は上流側の下部配管１０２に接続され、他方の配管群１１５を構成する複数の配管１０５の下端は下流側の下部配管１０３に接続されている。かかる構成により、上流側の下部配管１０２に供給された水は、一方の配管群１１４の配管１０４を下方から上方に向かって流れ、上部配管１０１を通り、下流側の配管群１１５の配管１０５を上方から下方に向かって流れ、下流側の下部配管１０３より排出される。

また、第４のパネル構造１００Ｄは、複数の配管１２４からなる配管群１２３と、配管群１２３の配管１２４の上端及び下端が夫々接続された上部配管１２２と、下部配管１２１とにより構成される。かかる構成により下部配管１２１に供給された水は、配管群１２３の配管１２４を下方から上方に向かって上部配管１２２へと流れる。

図２及び図３に示すように、第１のパネル構造１００Ａの下流側の下部配管１０３は、第２のパネル構造１００Ｂの上流側の下部配管１０２に接続されている。また、第２のパネル構造１００Ｂの下流側の下部配管１０３は、第３のパネル構造１００Ｃの上流側の下部配管１０２に接続されている。また、第３のパネル構造１００Ｃ下流側の下部配管１０３は、第４のパネル構造１００Ｄの下部配管１２１に接続されている。

かかる構成により、第１のパネル構造１００Ａの上流側の下部配管１０２へ供給された水は、第１〜第４のパネル構造１００Ａ〜１００Ｄの配管群１１４、１１５，１２３を流れ、第４のパネル構造１００Ｄの上部配管１１２から排出される。この際、第１〜第４のパネル構造１００Ａ〜１００Ｄを構成する配管群１１４、１１５，１２３の間を排ガスが流通し、排ガスと配管１０４、１０５、１２４の内部を流通する水との間で熱交換が行われ、水が加熱される。

ここで、上流側の下部配管１０２や下部配管１２１が接続される配管群１１４，１２３を構成する配管１０４、１２４の下部は、下部配管１０２、１２１を流れる水が上方に送られるため、非常に強い圧力がかかるとともに流れが乱れる。このように流れに乱れが生じるような箇所では、例えば、椎原裕美、外４名、“舶用蒸気プラント配管の流れ加速腐食によるエロージョン・コロージョン減肉について”「２．流れ腐食加速のメカニズム」、［online］、日本海事協会、［平成21年3月30日検索］、インターネット〈URL：http://www.classnk.or.jp/hp/ja/activities/rd/H17_05.pdf〉に、記載されているように、流れ腐食加速が発生しやすい。このため、下部配管１０２、１２１が接続される配管群１１４、１２３を構成する配管１０４、１２４の下部には流れ腐食加速が生じやすい。

そこで、本実施形態の節炭器の補修方法は、以下のように行うこととした。なお、以下の説明では、低圧側節炭器２０の補修を行う場合について説明するが、同様に高圧側節炭器３０の補修を行うこともできる。

まず、各パネル構造１００Ａ〜１００Ｄの配管群１１４、１１５、１２３の配管１０４、１０５、１２４内にファイバスコープを挿入して、配管１０４、１０５、１２４内部の腐食の有無を確認する。そして、配管１０４、１０５、１２４に腐食が確認された場合には、補修作業を行う。なお、以下の説明では、第２のパネル構造１００Ｂの配管群１１４の奥側の配管１０４に腐食が確認された場合について説明する。

補修作業を行うにあたり、まず、腐食の発生が確認された配管１０４及びこの配管１０４の切断作業の障害となる配管１０４、１０５の切断位置を決定する。図５は、配管１０４、１０５の切断位置の決定方法を説明するための図であり、図６は図５のＡ部の拡大図である。図５及び図６に示すように、奥側の配管１０４に腐食が発生した場合には、腐食が発生した配管１０４よりも手前側の配管１０４、１０５も切断の対象とする。そして、同図に破線で示すように、腐食が発生した配管１０４の切断位置は腐食部分の上下に設定し、切断の対称となる各配管１０４、１０５の下方の切断位置は、腐食が生じた配管１０４の切断位置と同じ高さに、また、上方の切断位置は、奥から手前に向かって順次高くなるような位置に設定する。 そして、上記決定した位置で各配管１０４、１０５を切断する。この際、各配管１０４、１０５の上方の切断面は階段状になるように水平に切断する。

次に、配管１０４、１０５を切断した部分に健全な配管を接続する。ここで、上記切断した配管のうち、腐食が生じた配管以外の作業スペースを確保するために切断した配管は健全であり、再利用可能であるため、切断した部分に作業スペースを確保するために切断した配管を健全な配管として用いることができる。

図７は切断した配管２００を再利用して接続する方法を説明するための図である。切断した配管２００を再利用する際には、上端部及び下端部に接続可能なように仕上げを施すため、長さが多少短くなる。そこで、図７に示すように、切断した部分に接続する配管２１０として、一列手前側の列の切断した配管２００を用いる。そして、切断した部分に適合する長さに、一列手前側の列の切断した配管２１０を加工し、加工した配管２００を接続する。なお、この際、各配管１０４、１０５の下方の切断位置を一定の高さとし、上方の切断位置を奥から手前に向かって順次高くなるように決定しており、手前側に向かって広がるような作業スペースが確保されるため、接続作業を容易に行うことができる。
以上の工程により、節炭器を補修することができる。

本実施形態によれば、切断した配管２１０のうち健全なものを再利用する際に、切断した配管２１０の上下に接続するために必要な仕上げを施すため、長さが多少短くなる。しかしながら、本実施形態では、配管１０４、１０５の上方の切断位置を奥から手前に向かって順次高くなるように決定したため、一列手前側の切断後の配管２１０を用いることで、仕上げを施しても切断した部分に必要な長さを確保することができる。

また、配管１０４、１０５の下方の切断位置を略同じ高さとし、上方の切断位置を奥から手前に向かって順次高くなるように決定したため、手前側に向かって広がった作業スペースを確保することができるため、スムーズな作業を行うことができる。

なお、本実施形態では、配管１０４、１０５の腐食が生じた部分を除去して、健全な配管を接続する場合について説明したが、これに限らず、点検のために配管１０４、１０５を切断する場合であっても、本発明を適用できる。
また、本実施形態では、節炭器の配管の補修を行う場合について説明したが、これに限らず、蒸発器などの複数の配管が上下方向に延び、配管外部と内部の間で熱交換を行う熱交換器であれば本発明を適用できる。

１０ 排熱回収ボイラ ２０ 低圧側節炭器
２１ 低圧側蒸発器 ２２ 低圧側ドラム
３０ 高圧側節炭器 ３１ 高圧側蒸発器
３２ 高圧側ドラム ４０ 過熱器
５０ 低圧側ポンプ ５１ 高圧側ポンプ
６０ 煙道
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ パネル構造
１０１，１１２、１２２ 上部配管 １０２ 上流側の下部配管
１０３ 下流側の下部配管 １０４、１０５ 配管
１１４、１１５、１２３ 配管群 １２１ 下部配管
２００、２１０ 配管

Claims (2)

1. 複数の熱交換用の配管が手前側から奥側へ並ぶように密集して配置された熱交換器において、腐食が生じた前記配管を補修する方法であって、
   前記複数の配管のうち、前記腐食が生じた配管及び当該配管よりも手前の配管を切断する切断ステップと、
   前記配管の切断した部分に健全な配管を接続する接続ステップと、を備え、
   前記切断ステップでは、前記腐食が生じた配管よりも手前の配管を、奥側から手前側に向かって切断する部分の長さが長くなるように切断し、
   前記接続ステップでは、前記切断ステップにおいて切断した配管のうち前記腐食が生じた配管を除く配管に仕上げを施し、前記切断ステップにおいて切断した位置よりも奥側の配管の切断された部分に接続することを特徴とする熱交換器の配管の補修方法。
2. 請求項１記載の熱交換器の配管の補修方法であって、
   前記切断ステップでは、前記腐食が生じた配管よりも手前の配管を、下方の切断位置が略等しい高さになり、かつ、上方の切断位置が手前側に向かって高くなるように切断することを特徴とする熱交換器の配管の補修方法。