JP7047313B2

JP7047313B2 - 再生式空気予熱器の汚れ測定方法及び洗浄効果評価方法

Info

Publication number: JP7047313B2
Application number: JP2017194479A
Authority: JP
Inventors: 三剣緒方; 将志溝口
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2037-10-04
Also published as: JP2019066141A

Description

本発明は、回転するエレメントによって排ガスの熱を空気に伝達させて空気を加熱する再生式空気予熱器の該エレメントの汚れを測定する方法に関する。また、本発明は、この測定方法を利用して再生式空気予熱器の洗浄効果を評価する方法に関する。

再生式空気予熱器はボイラの排ガスの高温の熱を、回転軸回りに回転する回転エレメントを介してボイラに供給する燃焼空気に伝える熱交換器である。

石炭焚きボイラ設備に使用される再生式空気予熱器では、灰、硫酸や亜硫酸、酸化鉄などが汚れとしてエレメント表面に付着する。汚れ付着量が多くなると、圧損が増大すると共に、再生式空気予熱器の熱効率が低下する。

なお、エレメントは、多数の金属板を数ｍｍ程度の小間隙を介して配列設置した構造を有している。金属板は、板面を上下方向としている。燃焼排ガスは、この小間隙を通過する。

特許文献１には、図３に示すように、回転軸１回りに回転する回転エレメント２に対して洗浄水を洗浄管５，６から噴射して洗浄を行うことが記載されている。図３中のＤ１～Ｄ４はダンパを示す。また、この特許文献１の０００５段落には、高圧ジェット水を噴射してエレメントを洗浄することが記載されている。

特開平１１－３７６９５号公報

高圧ジェット水によるエレメント洗浄を実施する際は、汚れの量や偏り，硬さに応じて、洗浄時間やエレメント回転速度，洗浄圧力など洗浄条件を設定する必要があるが、エレメントの間隔が数ｍｍ程度の狭い間隔であること、再生式空気予熱器自体が多量のエレメントで構成されていること、また時間的制限もあることから、洗浄前の汚れの定量的評価は困難である。そのため、ファイバースコープを用いたエレメント間汚れの画像確認によりエレメント汚れを定性的に把握し、洗浄条件を決定しているのが現状である。

このように、従来技術では、汚れに対応した洗浄圧力や洗浄時間を選定できず、また、洗浄前の汚れ評価方法が定性的であるため、洗浄効果を定量的に把握できない。また、洗浄中にその場で洗浄効果を把握できないため、余裕をもった洗浄仕様を採用するか、全洗浄作業完了後の検査結果に応じて再洗浄するかを判断することとなり、洗浄作業効率に劣っていた。

本発明は、再生式空気予熱器のエレメントの汚れを定量的に測定することができる再生式空気予熱器の汚れ測定方法と、この測定方法を利用した洗浄効果評価方法を提供することを目的とする。

本発明の再生式空気予熱器の汚れ測定方法は、排ガス流路を流れる排ガスの熱を回転するエレメントによって空気流路を流れる空気に伝達させる再生式空気予熱器の該エレメントの汚れを測定する方法であって、該エレメントの上流側及び下流側の一方の側から他方の側に向って発光部から光を照射し、該他方の側に配置した受光部で受光量を測定し、この測定値に基づいてエレメントの汚れを測定することを特徴とする。

本発明の一態様では、前記エレメントの回転軸は鉛直方向となっており、前記発光部の鉛直上方又は鉛直下方に前記受光部が配置されている。

本発明の一態様では、前記エレメントを回転させた状態で測定を行う。

本発明の一態様では、前記排ガス流路において前記エレメントに洗浄水を噴射してエレメントを洗浄しながら、空気流路に配置した前記発光部と受光部とによって測定を行う。

本発明の再生式空気予熱器の洗浄効果評価方法は、かかる本発明の再生式空気予熱器の汚れ測定方法によって洗浄前及び洗浄後のエレメントの汚れ量をそれぞれ測定し、洗浄効果を評価する。

本発明の再生式空気予熱器の汚れ測定方法によると、再生式空気予熱器のエレメントに付着した汚れ量を定量的に検出することができる。

本発明の再生式空気予熱器の洗浄効果評価方法によると、エレメントの洗浄効果を定量的に評価することができる。

実施の形態に係る再生式空気予熱器の汚れ測定方法を説明する再生式空気予熱器の概略的な縦断面図である。図１のII－II線断面図である。再生式空気予熱器の縦断面図である。

以下、図１，２を参照して実施の形態について説明する。再生式空気予熱器１０は、回転軸心を鉛直方向とした回転軸１１によって水平に回転するエレメント１２を有する。エレメント１２の外周囲はハウジング１３によって囲まれている。ハウジング１３内のうち、エレメント１２の回転域の上側及び下側は、それぞれセクタープレート１４，１５，１６によって排ガス流路１７、１次空気（微粉体搬送用空気）流路１８及び２次空気（燃焼用空気）流路１９に分画されている。

ボイラからの排ガスは、排ガス入口１７ａ、排ガス流路１７、排ガス出口１７ｂの順に流れる。１次空気は、１次空気入口１８ａから１次空気流路１８、１次空気出口１８ｂの順に流れる。２次空気は、図示しない２次空気入口、２次空気流路１９及び２次空気出口の順に流れる。

エレメント１２は、高温用エレメント１２ａ、中温用エレメント１２ｂ及び低温用エレメント１２ｃが３段に設けられている。各エレメント１２ａ～１２ｃは、小間隙を介して配列された金属板を備えている。該金属板の板面は鉛直方向となっており、該小間隙を排ガス又は空気が上下方向に通過する。

回転軸１１及びエレメント１２は、図示しない駆動装置によって回転駆動される。エレメント１２は、排ガス流路１７を通過する間に加熱され、空気流路１８，１９を通過する間に空気を加熱する。

再生式空気予熱器１０を運転することによりエレメント１２に汚れが付着してきた場合、エレメント１２の汚れ測定と洗浄を行う。この実施の形態では、洗浄を行う場合、エレメント１２の上側の排ガス流路１７にガイドロッド２１をハウジング１３の半径方向に配置し、このガイドロッド２１に沿って移動可能な洗浄ノズル２２から下方に高圧水を噴射してエレメント１２を洗浄する。エレメント１２を回転させながら、洗浄ノズル２２をガイドロッド２１に沿って移動させることにより、エレメント１２が万遍なく洗浄される。

エレメント１２の汚れ量を測定するには、この実施の形態では、１次空気流路１８内のエレメント１２の下方に発光器３０を上方に向って光を照射するように配置する。また、１次空気流路１８内のエレメント１２の上方に、受光器４０を、下方からの光を受光するように配置する。受光器４０は発光器３０の鉛直上方に位置させる。

なお、この実施の形態では、エレメント１２は図２の矢印Ｅの通り反時計方向に回転する。排ガス流路１７でノズル２１から噴射されてエレメント１２に付着した水が発光器３０や受光器４０に掛かる量を少なくするために、２次空気流路１９よりも回転方向後流側となる１次空気流路１８に測定機器（発光器３０及び受光器４０）を配置している。エレメント１２が２次空気流路１９を通過する間に、エレメント１２に付着した水の一部が水切りされるので、１次空気流路１８は２次空気流路１９よりもエレメント１２からの飛散水量が少ない。

この実施の形態では、発光器３０はミラーユニットであり、その天板３０ａに傾斜をつけ、ミラーユニット上面に洗浄水が滞留しないようにしている。飛散水や湿分の影響のないハウジング１３外に配置した光源ユニット３１からの光を光ファイバー３２でミラーユニットに送り、コリメートして鉛直上方に光を照射するようにしている。光源としては直進性の高い光源が望ましい。また、洗浄中はエレメント間に洗浄水が残るため、水に吸収されにくい光源が望ましい。このようなことから、光源としては、レーザー光や可視光が好適である。

この実施の形態では、受光器４０は防水ケーシング４１内に収容されている。図２の通り、防水ケーシング４１は、光軸合わせのために位置微調整可能なアジャスター４２及びマグネットベース４３によってセクタープレート１５に取り付けられているが、受光器４０の設置構造はこれに限定されない。

受光器４０としては輝度計や照度計を用いることができる。設備規模によりエレメント高さや構造が異なるため、光源と測定機器間の距離も異なる。この距離による測定結果への影響を回避するため輝度計を採用することが好ましい。光源と測定機器が固定できる場合は照度計も利用できる。

このようにエレメント１２の上下に配置した発光器３０及び受光器４０を用い、エレメント１２を回転させた状態で発光器３０からの光を照射し、受光器４０で受光し、この受光強度を検知する。エレメント１２の付着汚れが多いほど、受光強度が低下するので、この受光強度に基づいてエレメント１２の汚れ付着量を定量的に計測することができる。また、洗浄の前後や途中で計測を行うことにより、洗浄の効果を定量的に評価することができる。また、洗浄圧力やエレメント回転速度等洗浄条件を変化させ同様の測定を行うことにより、最適な洗浄条件を見出すことができる。

図１に示す再生式空気予熱器１０（ハウジング直径１７ｍ、エレメント１２上下幅２．５ｍ）にガイドロッド２１、洗浄ノズル２２を設置して洗浄可能とした。

また、１次空気流路１８内のエレメント１２の下及び上側に図示の通り発光器３０及び受光器４０を配置した。光源としては可視光を用いた。

洗浄実施前にエレメントの半径方向線上の複数点で測定し、透過光の輝度が最も小さい点を選択し、受光器４０として輝度計を設置した。

エレメント１２の洗浄前と、第１回～第３回洗浄後にそれぞれ輝度を測定した。

洗浄は、固定した洗浄ノズル２２から３０ＭＰａの高圧ジェット水を５５Ｌ／ｍｉｎで噴射させることにより行った。洗浄時にエレメント１２を０．０４ｒｐｍで回転させた。

輝度の測定結果は次の通りであった。

洗浄前７３．５Ｃｄ／ｍ^２
第１回洗浄後１８１．４Ｃｄ／ｍ^２
第２回洗浄後２，８５５Ｃｄ／ｍ^２
第３回洗浄後３５８，６００Ｃｄ／ｍ^２

このように、洗浄回数を重ねるごとに輝度が上昇していることから、洗浄回数とともにエレメント表面の汚れが除去される傾向を、また３回目水洗後に汚れの除去が大幅に進む洗浄経過を知ることができた。本結果より、本洗浄条件では少なくても３回の水洗が必要であると判断できる。また、洗浄圧力やエレメント回転速度等洗浄条件を変化させ同様の測定を行うことで、洗浄条件を最適化することができる。

本発明を適用することで洗浄前後のエレメントの汚れ状態を定量的に評価できるだけでなく、洗浄中の測定を通じて洗浄経過を定量的に評価できるため、洗浄状況に応じて洗浄条件を変更し、洗浄時間の短縮や排水量の削減など最適化が可能となる。

以上、透過光の光測定を用いた再生式空気予熱器汚れの評価方法に関する技術仕様を添付の図面とともに説明したが、これは最も良好な実施例を例示的に説明したものであり、本発明を限定するものではない。

１０再生式空気予熱器
１１回転軸
１２エレメント
１３ハウジング
１４，１５，１６プレート
２１ガイドロッド
２２洗浄ノズル
３０発光器
４０受光器

Claims

排ガス流路を流れる排ガスの熱を回転するエレメントによって空気流路を流れる空気に伝達させる再生式空気予熱器の該エレメントの汚れを測定する方法であって、
該エレメントの上流側及び下流側の一方の側から他方の側に向って発光部から光を照射し、該他方の側に配置した受光部で受光量を測定し、この測定値に基づいてエレメントの汚れを測定すること、
前記エレメントを回転させた状態で測定を行うこと、及び
前記排ガス流路において前記エレメントに洗浄水を噴射してエレメントを洗浄しながら、空気流路に配置した前記発光部と受光部とによって測定を行うことを特徴とする再生式空気予熱器の汚れ測定方法。
請求項１において、前記エレメントの回転軸は鉛直方向となっており、前記発光部の鉛直上方又は鉛直下方に前記受光部が配置されていることを特徴とする再生式空気予熱器の汚れ測定方法。
請求項２において、前記エレメントの外周囲を囲む円筒状のハウジングが設けられており、
前記回転軸は該ハウジングの軸心部に上下方向に配置されており、
前記回転軸及びエレメントは駆動装置によって回転駆動され、
該エレメントの回転域の上側及び下側に、それぞれ該ハウジングから径方向に延在する３枚のセクタープレートが設けられ、
これによって、該ハウジング内が排ガス流路、２次空気流路及び１次空気流路に分画されており、
前記エレメントは、該排ガス流路から２次空気流路及び１次空気流路の順に通るように回転駆動され、
前記発光部と受光部は該１次空気流路に配置されていることを特徴とする再生式空気予熱器の汚れ測定方法。
請求項３において、前記発光部はミラーユニットを備えており、
該ミラーユニットは前記エレメントの下方に配置されており、
該ミラーユニットは、前記ハウジング外に配置された光源ユニットから光ファイバーによって送られてくる光を鉛直上方に照射するように設けられており、
該ミラーユニットには、傾斜をつけた天板が設けられていることを特徴とする再生式空気予熱器の汚れ測定方法。