JP5316898B2

JP5316898B2 - 管式熱交換器のボール洗浄システム

Info

Publication number: JP5316898B2
Application number: JP2010090106A
Authority: JP
Inventors: 卓也佐々木
Original assignee: 卓也佐々木; 株式会社ナプレ
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: JP2011220602A

Description

本発明は，管式熱交換器の伝熱管内を洗浄する洗浄システムに関する。本発明はまた、回収したボールを伝熱管流体に再投入するためのボール回収装置を含めた洗浄システムに関する。本発明はさらにまた、複数の管式熱交換器の伝熱管洗浄を一括して運転管理できる洗浄システムに関する。

従来より、多数の伝熱管を装備した管式熱交換器では、管内を流れる流体により、伝熱管の内面にスケールやスライムなどの付着物により伝熱性能が低下してくるので、これらを防止する対応がとられてきた。一般的には伝熱管内のスケールなどの付着物が初期の脆弱な軟らかい状態のうちに、スポンジボールを用い、これを流体と一緒に伝熱管内を貫流せしめながら、除去するボール洗浄装置が多用されるようになっている。（例えば、特許文献１参照）以下図１、により従来の伝熱管洗浄装置について説明する。ひとつの循環管路とこれにバイパス接続されたバイパス管路と組み合わせた管路構成とし、これらを一体のユニットとに組み込み、スポンジボールを管式熱交換器に連続的に流す事が出来る連続洗浄が可能な洗浄方法が提供されている。この方法はボールの捕集・回収・投入の循環サイクルを特殊なボール循環ポンプを使って行う洗浄システムである

また、ボールの捕集・回収までは流体のエネルギーを利用して行い、ボールの投入は一般のポンプで行う洗浄システムがある。(例えば、特許文献２参照)このため伝熱管の下流の管路でボールを捕捉するボール捕集装置、ボール捕集装置の下流でボールの回収・投入を行うボール回収装置と、伝熱管の上流の流体管路へボールを投入する送水ポンプで構成された洗浄システムである。

特開平４−１３０９５号公報（第５頁第１図）特許第３８９０５０５号公報（第９頁図１、第７頁４図）

従来の管式熱交換器の伝熱管洗浄装置のうち、ボールの捕集・回収・投入の循環サイクルをボール循環ポンプによって行う方式は、自動運転や複数の管式熱交換器を一括して洗浄運転を管理するに最適な洗浄システムであるが、ボール循環ポンプが流体に随伴するボールを損傷させない特殊な構造のものが必要となる。
また、最近、高層ビルデングなどに使用される冷凍機用熱交換器では、伝熱管の流体圧力が高くなる傾向にあり、この圧力下で使用できる特殊構造のボール循環ポンプは調達が難しくなっている。

前述の、ボールの捕集・回収までは流体のエネルギーを利用して行い、ボールの投入は一般のポンプで行うシステムでは、ボールを投入するための駆動水は管式熱交換器上流の冷却水配管に設けた投入水取入口より新たな管路で取水する必要があるため設置現場での工事が増加すること。更に、複数の管式熱交換器を一括管理する場合には、この投入水を管式熱交換器の運転に関係なく常時確保する必要があるため渡り配管工事が錯綜して現地工事が割高となってきた。また、ボール回収器でボールを回収している時は、ボール回収器の下流の流体取出口より流体を排出してボールを回収するが、流体のエネルギーを利用し排出しているため、この流体を再利用する場合には排出ポンプなどの昇圧対応が必要となる。

ボールの捕集は流体のエネルギーを利用して行い、ボールの回収・投入は一般のポンプで行うシステムとした。このため伝熱管の下流の管路でボールを捕捉したボール捕集器からのボール回収管と、このボール回収管の下流でボールの回収・投入を行う二個のボール回収器からなる回収装置と、伝熱管の上流の流体管路ヘボールを投入する送水ポンプで構成されたシステムとなる。

ボール回収装置に用いられるボール回収器は、ボール捕集装置からのボール回収と、一旦回収したボールを伝熱管上流の管路に注入するため、筐体内のふるいを境として上流と下流の流体取入口の管路には、それぞれに切替弁が備えられている。二個のボール回収器のうち一方のボール回収器のボールが伝熱管上流の管路に注入される場合には、他のボール回収器はボール捕集器からのボールを回収するための流路が連通され、このボール回収器でボールを堰止めた後の流体が送水ポンプに吸引される。この流体は送水ポンプより吐出されボール投入しているボール回収器に流動しボール回収・投入が行われ一回のボール洗浄が成立する。二個のボール回収器のボール回収の経路を切替弁で切替るとともに、送水ポンプの前後の切替弁を切り替えることにより、ボールが回収されているボール回収器のボールが注入の方向に切替る。二個のボール回収器の間をボールが交互に移動することにより自在な洗浄回数が得られると同時に、管式熱交換器側への接続管路はボール回収管・ボール投入管に簡略化される。

管式熱交換器が複数ある場合には、この洗浄システムのボール投入管・ボール回収管の管路に三方切替弁などを切替えることにより、管式熱交換器の上流・下流の冷却水管路にあるボール投入口・ボール捕集器の回収口に連通させることにより多数の管式熱交換器を一括運転管理するシステムが構築できる。

本発明は、特に冷凍機伝熱管の洗浄分野に適している。冷凍機に於いては冷却水側の圧力が高くなりつつあり、従来のボール循環ポンプ方式では、ポンプ調達が難しくなってきたこと、冷凍機は集中配備されていることが多く、数多い冷凍機を一括運転管理する傾向が高まって来ていることなどに効果を発揮するものである．

管式熱交換器の伝熱管洗浄システムの系統図複数の管式熱交換器を一括運転管理するシステムの系統図

ボール回収装置を二個のボール回収器から構成し、一つのボール回収器に洗浄ボールを格納する。このボールが格納されたボール回収器から管式熱交換器の管洗浄のためにボール投入管にボールが送出されると、他のボール回収器は，管内洗浄しボール捕集器で捕捉されたこの洗浄ボールをボール回収管を経て回収されるように作用する。この洗浄ボールがボール回収器に回収されたことが確認されると，このボール回収器のボールは再びボール投入管路に流動するように管路の切替弁が操作されて,ボール投入管を経由して管式熱交換器の管内洗浄を行って、ボール回収管を経て他のボール回収器に回収される。この投入・回収の動作を二個のボール回収器で交互に行いながら管式熱交換器の管内洗浄が可能な洗浄システムであり、管式熱交換器側への接続はボール投入管とボール回収管の二つの管路のみとなり配管工事が削減される。

この洗浄システムを使って複数の管式熱交換器を一括して洗浄運転管理する場合には、ボール投入管とボール回収管の管路に夫々の切替弁を設けてあり、自在に洗浄する管式熱交換器が切替弁の操作により選定することができる

実施例について図面を参照して説明すると、図１において、４管式熱交換器に５伝熱管がある。１冷却水吸込管の冷却水は２冷却水ポンプで吸引され、３冷却水入口管を通って４管式熱交換器の５伝熱管の内部を貫流し、７冷却水出口管から９ボール捕集器を通り８冷却水出口管に至る。このような冷却水の流れが形成されている状態のとき、５伝熱管の内面を洗浄する６洗浄ボールは、伝熱管の上流にある３冷却水入口管の11ボール投入口より投入される。５伝熱管内を貫流したボールは７冷却水出口管を通り９ボール捕集器に流入する。冷却水中のボールは９ボール捕集器内で捕捉・捕集され１０ボール回収管の管路に取出される。

ボール回収装置の二つの１４Ａ、１４Ｂボール回収器には、１０ボール回収管からのボール回収の流れを切替えられる２０切替弁が備えられており自在に１４Ａ、１４Ｂボール回収器を選定しボールを回収することができる。１４Ａ、１４Ｂボール回収器には篩状の濾し部が内蔵されボールのみが回収され流動水は２４送水ポンプに吸込まれる。この２４送水ポンプの吸込み側及び吐出し側には２２送水吸引切替弁、２３送水吐出切替弁が設けられ１４Ａ、１４Ｂボール回収器からの流れを切替えることができる。１４Ａ、１４Ｂボール回収器には夫々にボール投入の管路が１５Ａ，１５Ｂボール投入管が設けられ２１ボール投入切替弁で流れを切替えることができる。

洗浄運転の１パターンを示すと６洗浄ボールを１４Ａボール回収器に定数格納する．２４送水ポンプを運転すると同時に２０切替弁を１３Ｂボール回収管に流れる管路に切替え１４Ｂボール回収器を経て１６Ｂ送水吸込管に至る。２３送水吐出切替弁から１７送水吸込管を経て２４送水ポンプに流動水が吸引される。

２４送水ポンプから吐出した流動水は２３送水吐出切替弁を経て１９送水吐出管を流れ１４Ａボール回収器の６洗浄ボールを１５Ａボール投入管から２１ボール投入切替弁を通って１２ボール投入管に送り出される。この連通した管路を経て６洗浄ボールは１４Ｂボール回収器に回収される。

１４Ｂボール回収器に定量の６洗浄ボールが回収された後、２０ボ−ル回収切替弁、２１ボール投入切替弁、２２送水吸引切替弁、２３送水吐出切替弁の流れ方向を切替えることにより６洗浄ボールは１４Ａボール回収器に回収される。１４Ａ、１４Ｂボール回収器それぞれに６洗浄ボールの回収動作を切替える回数により管式熱交換器として必要な管内洗浄回数を自在に選定することが出来る洗浄システムとなる。

図２は、複数の管式熱交換器がある場合に、１０ボール投入管の管路及び１２ボール回収管の管路に２４系外ボール投入切替弁と２５系外ボール回収切替弁を設けて接続管路を分岐した場合を示します。この切替弁を多段化することにより、管式熱交換器が複数ある場合においても、二つの１４Ａ,１４Ｂボール回収器および２４送水ポンプを一台備えたこの洗浄システムで複数の管式熱交換器に共用できるものである。

１冷却水吸込管２．冷却水ポンプ３．冷却水入口管４．管式熱交換器５．伝熱管６．洗浄ボール７．８．冷却水出口管９．ボール捕集器１０．ボール回収管１１．ボール投入口１２．ボール投入管１３Ａ，１３Ｂ．ボール回収管１４Å，１４Ｂ．ボール回収管１５Ａ，１５Ｂ．ボール投入管１６Ａ，１６Ｂ，１７．送水吸引管１８，１９Ａ，１９Ｂ．送水吐出管２０．ボール回収切替弁２１．ボール投入切替弁２２．送水吸引切替弁．２３．送水吐出切替弁２４．送水ポンプ２５．系外ボール投入切替弁２６．系外ボール回収切替弁

Claims

管式熱交換器の管内洗浄用の洗浄体であるスポンジボールを熱交換器上流の通水管路に投入するボール投入管と、熱交換器を通ったスポンジボールを熱交換器下流の通水管路に設けたボール捕集器から回収するボール回収管を有する洗浄システムであって、
この洗浄システムは、前記ボール回収管から前記ボール投入管に渡り接続された連結管路に備えた二個のボール回収器と、前記ボール回収管から前記二個のボール回収器に流入する管路に前記スポンジボールを回収する管路を選別する事が出来る切替弁と、前記ボール投入管に前記二個のボール回収器から流動する前記スポンジボールの投入をそれぞれに切替える切替弁と、前記二個のボール回収器で前記スポンジボールの流動を阻止された管路に設けた送水ポンプと、前記送水ポンプの吸引側と吐出側に前記スポンジボールの流動を阻止された流体が前記二個のボール回収器に流入流出できる連結管路と、前記連結管路に切替弁を備え流体の流れを自在に切替えながら熱交換器の管内洗浄が出来ることを特徴とした洗浄システム。
請求項１において、複数の熱交換器伝熱管の洗浄を一括して運転管理するにあたり、複数の熱交換器のボール捕集器からのボール取出し管の管路に設けた切替弁と、前記切替弁を経由して共有の二個のボール回収器に至る管路と、前記二個のボール回収器と複数の熱交換器のボール注入管の管路に前記スポンジボールを注入するため前記切替弁を設けたことを特徴とした洗浄システム。