JP5410209B2

JP5410209B2 - ガスガス熱交換器の漏洩検出方法と装置

Info

Publication number: JP5410209B2
Application number: JP2009207429A
Authority: JP
Inventors: 祐隆山成; 隆行斎藤; 伸雄山根; 智之小西
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-09-08
Also published as: JP2011058679A

Description

本発明は排煙処理システムに係り、特にボイラ等から排出する排ガスを処理するのに好適なガスガス熱交換器（以下、ＧＧＨと称する）に関する。

排煙処理システムの系統を図７に、ＧＧＨの系統を図８に示す。なお、各図において同一機器には同一番号を付すこととする。
図７において、ボイラ１からの排ガスは脱硝装置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ＧＧＨ熱回収器４に導入され、ガス温度が低下し、ガス中の煤塵の電気抵抗値が低下した状態で集塵装置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再加熱器８により昇温され、脱硫ファン９により昇圧され、煙突１０より排出される。

次に、図８に示すＧＧＨ系統について説明する。
ＧＧＨ熱回収器伝熱管１１とＧＧＨ再加熱器伝熱管１２には、通常、熱交換の効率を向上させるためにフィン付伝熱管が用いられている。ＧＧＨ熱回収器４内のＧＧＨ熱回収器伝熱管１１とＧＧＨ再加熱器８内のＧＧＨ再加熱器伝熱管１２を連絡配管１３（ＧＧＨ熱回収器４からＧＧＨ再加熱器８への熱媒体の流路である連絡配管１３−１とＧＧＨ再加熱器８からＧＧＨ熱回収器４への熱媒体の流路である連絡配管１３−２を）で連絡し、熱媒循環ポンプ１４により熱媒を循環させる系統となっている。

前記熱媒循環系統には、系内の熱媒の膨張を吸収する目的で熱媒タンク１５が、また、特開平９−１２２４３８号公報に示された技術として、ＧＧＨ熱回収器４の出口排ガス温度を制御するために、連絡配管１３−１と連絡配管１３−２を接続する熱媒バイパスライン１８が設けられ、ＧＧＨ熱回収器４の出口排ガス温度計２１の信号により、ＧＧＨ熱回収器４の出口排ガス温度が設定値以上となるように、熱媒バイパスライン１８に設けられた熱媒循環流量調整弁３１の開度が調整される。このようにＧＧＨ熱回収器伝熱管１１とＧＧＨ再加熱器伝熱管１２との間で交換熱量を制御する目的で、系内を循環する熱媒量が調整されている。

プラント停止時の補修工事において熱媒の循環を停止するために連絡配管１３−２のＧＧＨ熱回収器伝熱管１１の入口と出口にはそれぞれ止弁４４，４５が設けられ、連絡配管１３−１のＧＧＨ再加熱器伝熱管１２の入口と出口にはそれぞれ止弁４６，４７が設けられている。

さらに、ボイラ等の如何なる条件下でも安定した運用が可能なように、熱媒温度を制御（熱媒の温度が一定値以上となるように制御）する目的で熱媒ヒータ１６がＧＧＨ熱回収器４からＧＧＨ再加熱器８への熱媒の流路である連絡配管１３-１に設置され、系内で熱媒温度が最も低くなるＧＧＨ熱回収器４の入口温度計２２の信号に応じ、ＧＧＨ熱媒ヒータ蒸気量調整弁３２の開度調整をして蒸気が供給される。熱媒ヒータ１６で発生する蒸気ドレンは熱媒ヒータドレンタンク１７に回収し、その後、ボイラ側タンクに搬送される。従来、ＧＧＨ熱回収器４およびＧＧＨ再加熱器８は図６に示すようにダクトケーシング３７の内部に伝熱管と伝熱管ヘッダ３３を設置する構造となっている。

特開平９−１２２４３８号公報

従来のガスガス熱交換器、特にＧＧＨ再加熱器８においては、湿式排煙脱硫装置７からＳＯ₂を吸収したｐＨ２〜３のミストが飛散して排ガスと一緒にＧＧＨ再加熱器８に飛んでくるため、ＧＧＨ再加熱器８の伝熱管は腐食の懸念がある。

その対策として伝熱管にはステンレス鋼等を採用しているが、腐食量はゼロになることはなく、腐食は避けることができないのが実情である。万一、伝熱管から熱媒が漏洩した場合は熱媒タンク１５の液レベルが低下してくることから、プラント運転中でも漏洩発生の事象は把握できるようになっている。しかしながら、図６に示すようにプラント運転中の閉止処置などの補修は勿論のこと漏洩箇所の特定やその数も把握できない構造になっている。

ガスガス熱交換器はこのような場合に備え、伝熱面積に裕度を見込んで設計されているため腐食の程度にもよるが、多少漏洩しても熱交換性能上は問題なく装置を運転することが可能である。よって、プラント停止時の補修工事においても、適宜の止弁４４〜４７をを閉止する処置により運転を再開する場合が多いものである。

上述したガスガス熱交換器の構造により、プラント停止後の内部点検により漏洩管の確認と補修材料の手配や補修方法を検討するため、補修などにかかる工期が長くなり、結果的にプラント停止期間を長くせざるを得ないといった問題点があった。

本発明の課題はプラント運転中でも漏洩管の箇所と数量を把握し、且つプラント運転中に補修対策を実施できる構造を有するガスガス熱交換器の漏洩検出方法と装置を提供することである。

本発明の上記課題は、次の解決手段で解決される。
請求項１記載の発明は、熱媒と排ガスの熱交換を行う伝熱管（１１，１２）の熱媒入口側と出口側にそれぞれ管台（３４）を有する管寄せ（３３）を設け、前記伝熱管（１１，１２）と前記管寄せ（３３）の管台（３４）の間に三方以上に分岐した管路を有する継手類（３５，４１，４２又は４３）を設け、前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の前記伝熱管（１１，１２）と前記管台（３４）が接続されていない管路に閉止部品（３６）を設け、前記閉止部品（３６）を取り外した前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の管路から前記管台（３４）が接続された管路に向けて前記管台（３４）を閉止する閉止冶具（３８）を挿入して、前記閉止冶具（３８）を挿入した前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の管路に圧力検出手段（３９）と加圧手段を接続して伝熱管（１１，１２）の漏洩を検出することを特徴とするガスガス熱交換器の伝熱管漏洩検出方法である。

請求項２記載の発明は、伝熱管（１１，１２）の漏洩検出後に、管台（３４）から継手類（３５，４１，４２又は４３）を取り除き、継手類（３５，４１，４２又は４３）を取り除いた管台（３４）部分に閉止栓（４０）を取り付けることを特徴とする請求項１に記載のガスガス熱交換器伝熱管漏洩検出方法である。

請求項３記載の発明は、熱媒と排ガスの熱交換を行う伝熱管（１１，１２）の熱媒入口側と出口側にそれぞれ管台（３４）を有する管寄せ（３３）を設け、前記伝熱管（１１，１２）と前記管寄せ（３３）の管台（３４）の間に三方以上に分岐した管路を有する継手類（３５，４１，４２又は４３）を設けた伝熱管（１１，１２）の漏洩を検出するガスガス熱交換器の漏洩検出装置であって、前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の前記伝熱管（１１，１２）と前記管台（３４）が接続されていない管路に設ける閉止部品（３６）と、前記閉止部品（３６）を取り外した前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の管路から前記管台（３４）が接続された管路に向けて前記管台（３４）を閉止するために挿入可能な閉止冶具（３８）と、前記閉止冶具（３８）を挿入した前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の管路に接続する圧力検出手段（３９）と加圧手段を備えたガスガス熱交換器の漏洩検出装置である。

（作用）
本発明では、ガスガス熱交換器の伝熱管１１，１２とヘッダ管台３４をティー型継手３５、三方コック４２、クロス継手４３またはバルブ類４１等の継手類により接続することで該接続部分をダクトケーシング３７の外部に出す構造とする。一例として、キャップ３６付きのティー型継手３５を設け、このティー型継手３５が接続された部分をダクトケーシング３７の外部に設ける構造とする。

図８に示すＧＧＨ熱回収器４またはＧＧＨ再加熱器８などのガスガス熱交換器は複数に分割され、熱媒の止弁４４，４５；４６，４７で出入口を閉止可能な伝熱管群で構成されているため、熱媒の漏洩発生が起った場合、漏洩個所特定対象となる伝熱管ブロックの止弁４４〜４７の中のいずれか適切なものを閉止した後、図２に示すように、例えばティー型継手３５に取り付けたキャップ３６を取り外し、その部位から閉止治具３８を挿入してヘッダ管台３４を閉止する。次に圧力計付き治具３９をティー型継手３５に接続し、ポンプ等により昇圧することで、伝熱管１１，１２が漏洩管していれば降圧するため、漏洩有無の判別が可能になる。更に、漏洩管を特定した場合は圧力計付き治具３９、ティー型継手３５及び閉止治具３８を取り外した後、ヘッダ管台３４をダクトケーシング３７の外部で切断し、閉止栓４０を溶接することで閉止できるため、プラント運転中でも伝熱管１１，１２の漏洩箇所を特定して補修処置を可能とする。

これまで、プラント運転中にＧＧＨ熱回収器伝熱管１１又はＧＧＨ再加熱器伝熱管１２の漏洩管の判別はできなかったため、漏洩箇所を特定するにはプラントを停止する必要があった。しかしながら、本発明によりプラント運転中でも漏洩箇所を判別できることから、プラントの稼動効率低下を抑制できるようになった。

また、漏洩管の補修もこれまではプラント内部から実施する必要があったが、これについてもプラント運転中にケーシング３７の外部から伝熱管の補修が可能となったことで、定期点検などのプラント停止時は他の設備に補修に工期を割り当てできるため、工期を短縮することができる。

本発明の継手を設けたＧＧＨ伝熱管構造図を示す。本発明の伝熱管の漏洩有無の判別と漏洩発生確認後の伝熱管の閉止処置の操作手順を示す。本発明のティ-型継手をバルブとした、他の実施例を示す。本発明のティ-型継手を三方コックとした、他の実施例を示す。本発明のティ-型継手をクロス継手とした、他の実施例を示す。従来のＧＧＨ伝熱管構造図を示す。排煙処理システムの系統図を示す。一般的なＧＧＨ系統図を示す。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
図１に本発明になるガスガス熱交換器の構造を示す。図１（ａ）には伝熱管１１，１２の群が成す平面に垂直な方向から見たガスガス熱交換器を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ａ方向から見たガスガス熱交換器を示す。

図１のガスガス熱交換器は図８に示すＧＧＨ熱回収器４とＧＧＨ再加熱器８内のＧＧＨ熱回収器伝熱管１１、ＧＧＨ再加熱器伝熱管１２に連絡配管１３−１，１３−２で熱媒を循環させる系統に適用させるが、ＧＧＨ熱回収器伝熱管１１とＧＧＨ再加熱器伝熱管１２は通常、伝熱管１１，１２と連絡配管１３−１，１３−２の取合部に設けられる伝熱管ヘッダ３３を介して接合しており、伝熱管１１，１２と伝熱管ヘッダ３３は排ガスとの熱媒の熱交換効率を上げるため、ケーシング３７の内部に設けている。

本実施例では、ＧＧＨ熱回収器伝熱管１１とＧＧＨ再加熱器伝熱管１２と伝熱管ヘッダ３３は、従来通り、ケーシング３７の内部に設置しているが、伝熱管ヘッダ３３にヘッダ管台３４、ティー型継手３５、三方コック４２、クロス継手４３など及びバルブ類４１を設けることで、この部位をダクトケーシング３７の外部に出すことを可能にした。

図２に本実施例の熱交換器を構成する伝熱管の漏洩有無の判別と漏洩発生確認後の伝熱管の閉止処置の操作手順を示す。
プラント運転中に、判別対象となるＧＧＨ熱回収器４またはＧＧＨ再加熱器８の伝熱管ブロックの入口側と出口側に設けられた連絡配管１３−１，１３−２の止弁４４〜４７を閉止した後、図２（ａ）に示すダクトケーシング３７の外部に出ているヘッダ３３の管台３４からティー型継手３５のキャップ３６を取り外し（図２（ｂ））、ティー型継手３５の内部からヘッダ管台３４に閉止治具３８を差し込んで伝熱管の端部を塞ぎ（図２（ｃ））、他の列の伝熱管ルートと遮断して、該当する部位の漏洩有無の検査を実施することが可能となる。なお、図２（ｃ）にはそれぞれ左右鏡面となる位置にある二つのティー型継手３５が配置されている場合の両方の伝熱管の閉止処置を行う例を示す。

更に、圧力計付き治具３９（図２（ｄ）参照）をティー型継手３５に取り付けて、図示しないポンプ等により該当する伝熱管内を昇圧することで、ポンプの吐出圧力と治具３９の圧力計３９ａの指示値に差異があると伝熱管に漏洩箇所があることが分かる。

前記圧力計付き治具３９による判別の結果、伝熱管１１，１２の該当列に漏洩を確認した場合は圧力計付き治具３９、閉止治具３８およびティー型継手３５をヘッダ管台３４から取り外し、ダクトケーシング３７の外部に出ているヘッダ管台３４を切断後、ヘッダ管台３４の開放端部に閉止栓４０を溶接等で接合する。
上述の手順により、プラント運転中にダクトケーシング３７の外部から漏洩管の判別を行い、更には、補修処置を可能とした。

図３には、図１に示す構成のティー型継手３５の部分をバルブ４１に置き換えた場合の実施例を、図４には、図１に示す構成のティー型継手３５の部分を三方コック４２に置き換えた場合の実施例を、図５にクロス継手４３に置き換えた場合の実施例をそれぞれ示す。図３（ａ）〜図５（ａ）には伝熱管１１，１２の群が成す平面に垂直な方向から見たガスガス熱交換器を示し、図３（ｂ）〜図５（ｂ）には図３（ａ）〜図５（ａ）の矢印Ａ方向からそれぞれ見たガスガス熱交換器を示す。

なお、図１（ａ）に示すティー型継手３５の代わりに図３（ａ）に示すバルブ類４１、図４（ａ）に示す三方コック４２又は図５（ａ）に示すクロス継手４３を採用した場合も漏洩有無の判別と補修処理操作方法は同様であり、バルブ類４１、三方コック４２又はクロス継手４３のキャップ３６を取り外し、バルブ類４１、三方コック４２又はクロス継手４３の内部からヘッダ管台３４に閉止冶具３８を差し込み、他の列の伝熱管ルートを塞ぎ、該当する部位の検査を実施可能とする。以下の漏洩判別方法と閉止方法はティー型継手３５を採用した場合と同様である。

１ボイラ２脱硝装置
３空気予熱器４ＧＧＨ熱回収器
５集塵装置６ファン
７湿式排煙脱硫装置８ＧＧＨ再加熱器
９脱硫ファン１０煙突
１１ＧＧＨ熱回収器伝熱管
１２ＧＧＨ再加熱器伝熱管
１３−１，１３−２連絡配管
１４循環ポンプ１５熱媒タンク
１６熱媒ヒータ１７ドレンタンク
１８熱媒バイパスライン
２１，２２温度計３３伝熱管ヘッダ
３４ヘッダ管台３５ティー型継手
３６キャップ３７ダクトケーシング
３８閉止治具３９圧力計付き治具
３９ａ圧力計４０閉止栓
４１バルブ類４２三方コック
４３クロス継手４４〜４７止弁

Claims

熱媒と排ガスの熱交換を行う伝熱管（１１，１２）の熱媒入口側と出口側にそれぞれ管台（３４）を有する管寄せ（３３）を設け、前記伝熱管（１１，１２）と前記管寄せ（３３）の管台（３４）の間に三方以上に分岐した管路を有する継手類（３５，４１，４２又は４３）を設け、前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の前記伝熱管（１１，１２）と前記管台（３４）が接続されていない管路に閉止部品（３６）を設け、前記閉止部品（３６）を取り外した前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の管路から前記管台（３４）が接続された管路に向けて前記管台（３４）を閉止する閉止冶具（３８）を挿入して、前記閉止冶具（３８）を挿入した前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の管路に圧力検出手段（３９）と加圧手段を接続して伝熱管（１１，１２）の漏洩を検出することを特徴とするガスガス熱交換器の伝熱管漏洩検出方法。
伝熱管（１１，１２）の漏洩検出後に、管台（３４）から継手類（３５，４１，４２又は４３）を取り除き、継手類（３５，４１，４２又は４３）を取り除いた管台（３４）部分に閉止栓（４０）を取り付けることを特徴とする請求項１に記載のガスガス熱交換器の伝熱管漏洩検出方法。
熱媒と排ガスの熱交換を行う伝熱管（１１，１２）の熱媒入口側と出口側にそれぞれ管台（３４）を有する管寄せ（３３）を設け、前記伝熱管（１１，１２）と前記管寄せ（３３）の管台（３４）の間に三方以上に分岐した管路を有する継手類（３５，４１，４２又は４３）を設けた伝熱管（１１，１２）の漏洩を検出するガスガス熱交換器の漏洩検出装置であって、
前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の前記伝熱管（１１，１２）と前記管台（３４）が接続されていない管路に設ける閉止部品（３６）と、
前記閉止部品（３６）を取り外した前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の管路から前記管台（３４）が接続された管路に向けて前記管台（３４）を閉止するために挿入可能な閉止冶具（３８）と、
前記閉止冶具（３８）を挿入した前記継手類（３５，４１，４２又は４３）の管路に接続する圧力検出手段（３９）と加圧手段
を備えたガスガス熱交換器の漏洩検出装置。