JP7334105B2 - ガスガス熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱媒と排ガスとの熱交換を行うガスガス熱交換器に関する。

火力発電所等で使用されるボイラからの排ガス（排煙）を処理するために、排ガス流通経路に、空気予熱器、ＧＧＨ熱回収器、集塵装置、湿式排煙脱硫装置、およびＧＧＨ再加熱器を設けた排ガス処理システムが公知である。ＧＧＨ熱回収器では、排ガスからの熱回収が行われ、湿式排煙脱硫装置では、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再加熱器において、ＧＧＨ熱回収器で回収された熱を利用して昇温された後、煙突より排出される。

特許文献１には、上記排ガス処理システムにおいて、ＧＧＨ再加熱器のガス流通路を、上流側の上流域と、下流側の下流域と、上流域と下流域の間の中流域とに分け、上流域と中流域と下流域とに、それぞれ熱交換バンドル（上流バンドル、中流バンドルおよび下流バンドル）を配置する構成が記載されている。熱交換バンドルとは、熱媒が流れる伝熱管の構成単位として、伝熱管を組合せてブロック化（ユニット化）した伝熱管群の構造体である。特許文献１には、上流バンドル、中流バンドルおよび下流バンドルの各々を、上下に重なる３段の熱交換バンドル（上段バンドル、中段バンドルおよび下段バンドル）によって構成する例が開示されている。

また、特許文献１には、ＧＧＨ再加熱器の上流バンドルの伝熱管配列パターンを千鳥配列とし、中流バンドルおよび下流バンドルの伝熱管配列パターンを正方配列とし、熱媒が上流バンドルから下流バンドルを経由して中流バンドルへ流れるように各バンドル間を接続するように構成する例が記載されている。

国際公開第２０１８／１３９６６９号

特許文献１のＧＧＨ再加熱器では、上流バンドル、中流バンドルおよび下流バンドルが、高温予熱部、低温部および高温部としてそれぞれ機能し、導入された排ガスが千鳥配列の高温予熱部、正方配列の低温部および高温部の順に流通して昇温するので、ＧＧＨ再加熱器での熱交換の効率を高めることができる。また、湿式排煙脱硫装置から飛散するミストが上流バンドルの伝熱管と衝突する効率（高温予熱部でのミスト蒸発効率）を高めることができ、低温部および高温部の伝熱管へのミストの付着を抑制して、経年使用による圧損の上昇を抑制することができる。

しかし、特許文献１のＧＧＨ再加熱器（ガスガス熱交換器）では、排ガスの流通方向に沿って３列の伝熱管バンドル（上流バンドル、中流バンドルおよび下流バンドル）を設け、各列の伝熱管バンドルの伝熱管配列パターンを同じ配列パターン（上流バンドルでは千鳥配列、中流バンドルおよび下流バンドルでは正方配列）に設定しているので、例えば排ガスの流通方向に沿って２列の伝熱管バンドルが設けられた既存のガスガス熱交換器に対して特許文献１の構成を適用するためには、既存の２列の熱交換バンドルに加えて、新たに１列の熱交換バンドルを設ける必要があり、大規模な改修が必要となる。

そこで本発明は、排ガスの流通方向に沿った熱交換バンドルの列数の増加を抑制しつつ、所望の伝熱管配列パターンをガス流通路に構成することが可能なガスガス熱交換器の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、伝熱管の複数の直線状管部が互いに離間してブロック状に並ぶ伝熱管群によって構成された熱交換バンドルを、排ガスの上流側から下流側へ直列状に複数列配置するとともに、複数列の熱交換バンドルの各々において、複数の直線状管部を排ガスの流通方向と交叉するように配置したガスガス熱交換器である。複数の熱交換バンドルは、直線状管部と略直交する管直交断面における複数の直線状管部の配管パターンが第１配列である第１配列管群と、第１配列管群の下流側に設けられ複数の直線状管部の配管パターンが第１配列とは異なる第２配列である第２配列管群とが、同一バンドル内に設けられて伝熱管群を形成する配管パターン混成バンドルを含む。

上記構成では、１つの熱交換バンドル内に配管パターンが互いに異なる第１配列管群と第２配列管群とを設けているので、排ガスの流通方向に沿った熱交換バンドルの列数の増加を抑制しつつ、所望の伝熱管配列パターンをガス流通路に構成することができる。

本発明の第２の態様は、排ガスから熱回収する熱回収器の下流側で、且つ排ガス中の硫黄酸化物を気液接触により除去する脱硫装置の下流側に、再加熱器として配置される第１の態様のガスガス熱交換器であって、複数の熱交換バンドルは、配管パターン混成バンドルと、配管パターン混成バンドルの下流側に配置される下流側熱交換バンドルとを含む。第１配列管群は、複数の直線状管部を千鳥状に配列した千鳥配列管群である。第２配列管群は、複数の直線状管部を正方格子状に配列した正方配列管群である。千鳥配列管群には、熱回収器から熱媒が流入する。千鳥配列管群と下流側熱交換バンドルの伝熱管群とは、千鳥配列管群を流通した熱媒が下流側熱交換バンドルの伝熱管群を流通するように、第１接続管によって接続される。下流側熱交換バンドルの伝熱管群と正方配列管群とは、下流側熱交換バンドルの伝熱管群を流通した熱媒が正方配列管群を流通するように、第２接続管によって接続される。

上記構成では、千鳥配列管群、正方配列管群および下流側熱交換バンドル（下流側熱交換バンドルを構成する伝熱管群）が、高温予熱部、低温部および高温部としてそれぞれ機能し、導入された排ガスは、千鳥配列の高温予熱部、正方配列の低温部および高温部を順に流通して昇温するので、再加熱器（ガスガス熱交換器）での熱交換の効率を高めることができる。また、脱硫装置から飛散するミストが千鳥配列管群の直線状管部と衝突する効率（高温予熱部でのミスト蒸発効率）を高めることができ、低温部および高温部の伝熱管へのミストの付着を抑制して、経年使用による圧損の上昇を抑制することができる。

本発明の第３の態様は、第２の態様のガスガス熱交換器であって、千鳥配列管群の直線状管部は、裸管仕様の裸管部で構成され、正方配列管群の直線状管部と下流側熱交換バンドルの直線状管部とは、フィン付管仕様のフィン付管部で構成されている。

上記構成では、千鳥配列管群の直線状管部を裸管仕様の裸管部で構成したので、高温予熱部の伝熱管へのミストの付着を抑制して、経年使用による圧損の上昇を抑制することができる。また、正方配列管群の直線状管部と下流側熱交換バンドルの直線状管部とをフィン付管仕様のフィン付管部で構成したので、低温部および高温部での熱交換の効率を高めることができる。

本発明の第４の態様は、第３の態様のガスガス熱交換器であって、正方配列管群の直線状管部のフィン付管部のフィンピッチを５．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下としている。また、本発明の第５の態様は、第３または第４の態様のガスガス熱交換器であって、下流側熱交換バンドルの直線状管部のフィン付管部のフィンピッチを５．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下としている。

上記構成では、隣接するフィン付管部の間にダスト等が経時的に詰まる問題が解消されるので、ガスガス熱交換器の安定した運用が可能となる。

本発明の第６の態様は、第２～第５の何れかの態様のガスガス熱交換器であって、千鳥配列管群の直線状管部の間を流れる排ガスの流速が８ｍ／ｓ以上１６ｍ／ｓ以下となるように千鳥配列管群を配置している。

上記構成では、再加熱器内の上流側である第１配列管群（千鳥配列管群）において、ミスト除去率（脱硫装置から飛散するミストの除去率）を高めることができ、ミスト除去性能が向上する。このため、下流側の第２配列管群や下流側熱交換バンドルの直線状管部（直線状管部をフィン付管部で構成した場合にはフィン付管部）の腐食（ミストによる腐食）を低減することができ、ガスガス熱交換器の安定した運用が可能となる。

本発明のガスガス熱交換器によれば、排ガスの流通方向に沿った熱交換バンドルの列数の増加を抑制しつつ、所望の伝熱管配列パターンをガス流通路に構成することができる。

本発明の一実施形態に係るガスガス熱交換器を備えた排ガス処理システムの構成例を模式的に示す図である。 図１の排ガス処理システムにおける熱媒の流れを模式的に示す図である。 図１のＧＧＨ再加熱器の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図３の配管パターン混成バンドルにおける直線状管部の配管パターンを示す断面図である。 ＧＧＨ熱回収器とＧＧＨ再加熱器とが２系統に分割された排煙処理ステムの構成例を模式的に示す図である。

本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以後の説明において、図中で矢印Ｘ、－Ｘ、Ｙ、－Ｙ、Ｚ、－Ｚで示す方向（側）を、それぞれ前方（前側）、後方（後側）、右方（右側）、左方（左側）、上方（上側）、下方（下側）とする。

図１に示すように、本実施形態に係る排煙処理ステム（プラント）Ｓの排ガス流通経路には、空気予熱器（Ａ／Ｈ）３、ガスガス熱交換器（ＧＧＨ：Gas Gas Heater）の一例としてのＧＧＨ熱回収器４、集塵装置（ＥＰ：Electrostatic Precipitator）５、ファン６、湿式排煙脱硫装置（ＦＧＤ：Flue Gas Desulfurization）７、ガスガス熱交換器の一例としてのＧＧＨ再加熱器８、および煙突９が直列状に設けられ、ボイラ１からの排ガスは、空気予熱器３、ＧＧＨ熱回収器４、集塵装置５、ファン６、湿式排煙脱硫装置７、およびＧＧＨ再加熱器８を順次流通して煙突９より排出される。本実施形態では、ＧＧＨ再加熱器８に本発明を適用しているが、ＧＧＨ熱回収器４に本発明を適用してもよい。また、他のシステムのＧＧＨに本発明を適用してもよい。また、ボイラ１と空気予熱器３の間に排ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を設置してもよい。

空気予熱器３では、排ガスがボイラ１への燃焼用空気と熱交換される。ＧＧＨ熱回収器４では、排ガスからの熱回収が行われ、集塵装置５では、排ガス中の煤塵の大半が除去される。ファン６は排ガスを昇圧し、湿式排煙脱硫装置７では、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において、ＧＧＨ熱回収器４で回収された熱を利用して昇温（熱交換、再加熱）された後、煙突９より排出される。

図２に示すように、本実施形態の排煙処理システムＳにおいて、ＧＧＨ熱回収器４の伝熱管１１とＧＧＨ再加熱器８の伝熱管１２とは、連絡配管１３によって連絡されている。連絡配管１３は、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１３Ａと、ＧＧＨ再加熱器８からＧＧＨ熱回収器４への熱媒の流路である連絡配管１３Ｂとを有する。連絡配管１３には熱媒循環ポンプ１４が設けられ、熱媒循環ポンプ１４によって熱媒を循環させる系統（熱媒循環系統）となっている。熱媒循環系統には、系内の熱媒の膨張を吸収するための熱媒タンク１５が設けられている。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１３Ａには、様々な条件下で安定した運用を可能とするために熱媒温度を制御（所定温度以上に制御）する熱媒ヒータ１６が設けられている。

図３に示すように、ＧＧＨ熱回収器４およびＧＧＨ再加熱器８は、筐体としてのハウジング３１を有する。ハウジング３１は、底板（下カバー）３２と、背面板（背面カバー）３３と、天板（上カバー）３４とを有する。ハウジング３１の前部には、上下方向に延びるバンドル間カバー３５が支持されている。バンドル間カバー３５は、上下方向（鉛直方向）に延びており、左右方向（排ガス流通方向）に予め設定された間隔をあけて複数配置されている。バンドル間カバー３５によって覆われる領域は、点検時や部品交換時等に作業者が立入り可能な空間となる。

ハウジング３１の内部には、熱交換バンドル４１が複数収容される。熱交換バンドル４１とは、熱媒が流れる伝熱管１１，１２の構成単位として、伝熱管１１，１２を組合せてブロック化（ユニット化）した伝熱管群の構造体である。各熱交換バンドル４１は、伝熱管１１，１２の複数の直線状管部４５が互いに離間してブロック状に並ぶ伝熱管群によって構成される。ハウジング３１内の熱交換バンドル４１は、排ガスの上流側から下流側へ直列状に複数列配置されるとともに、複数列の熱交換バンドル４１の各々において、複数の直線状管部４５が排ガスの流通方向と交叉するように配置される。本実施形態では、排ガス流通方向は略水平方向（図中の右方向）に設定され、直線状管部４５は排ガス流通方向と略直交するように略水平方向（図中の前後方向）に直線状に延びる。

各熱交換バンドル４１は、第１のヘッダ４２と、第２のヘッダ４３とを有する。第１および第２のヘッダ４２，４３は、上下方向に延びる柱状に形成されている。各ヘッダ４２，４３は、内部が中空且つ上端及び下端が閉塞された形状に形成されており、内部に流動可能な空間が形成されている。また、各ヘッダ４２，４３には、左右方向に張り出す取付プレート４４が支持されている。

各ヘッダ４２，４３の後面には、後方に延びる伝熱管１１，１２の直線状管部４５が支持されている。伝熱管１１，１２は、ハウジング３１の内部において、直線状管部４５の後端または前端で湾曲して複数回前後方向に往復するように構成されている。なお、各ヘッダ４２，４３には、上下方向に間隔をあけて複数の伝熱管１１，１２が支持されている。各伝熱管１１，１２の両端は、ヘッダ４２，４３に支持されており、ヘッダ４２，４３から各伝熱管１１，１２に熱媒が入出可能に構成されている。

各伝熱管１１，１２の直線状管部４５は、前後方向の中央部において、サポート部材４７で支持されている。サポート部材４７は、板に、伝熱管１１，１２が通過する穴が複数形成された形状に形成されている。したがって、伝熱管１１，１２は、ヘッダ４２，４３のみで片持ち状態で支持されておらず、ヘッダ４２，４３とサポート部材４７で保持されている。なお、サポート部材４７は、前後方向および左右方向に１つを図示しているが、伝熱管１１，１２の長さに応じて、前後方向に複数設けてもよく、左右方向に複数設けてもよい。

各ヘッダ４２，４３には、伝熱管１１，１２に対応する位置にプラグ孔４８が形成されている。プラグ孔４８は、前後方向に貫通する孔であり、後端は伝熱管１１，１２の入口または出口に接続されている。また、プラグ孔４８の前端は、通常の使用時には栓（図示省略）で塞がれている。伝熱管１１，１２のいずれかが故障して熱媒が漏れ出す場合には、プラグ孔４８の栓を外し、プラグ孔４８を通じて伝熱管１１，１２の入口または出口を閉止栓（図示省略）で塞ぐことで熱媒の漏出を止めることが可能である。

各ヘッダ４２，４３の間には、ケーシング板４９が着脱可能に支持されている。ケーシング板４９は、ヘッダ４２，４３の上下方向の高さに対応する高さを有する。ケーシング板４９は、取付プレート４４にボルト（図示省略）によって着脱可能に支持されている。なお、ケーシング板４９を取付プレート４４に対して着脱可能に固定する方法は、ボルトに限定されない。ケーシング板４９を装着することによりヘッダ４２，４３が接続され、ヘッダ４２，４３および伝熱管１１，１２が高い剛性を有する状態で一体化されるとともに、ヘッダ４２，４３の間からの排ガスの漏出が抑制される。

熱交換バンドル４１は、１つのユニットとして、ハウジング３１に収納可能に構成されている。熱交換バンドル４１がハウジング３１に収納された状態では、底板３２、背面板３３、天板３４、バンドル間カバー３５、ヘッダ４２，４３、ケーシング板４９で囲まれた内部に、排ガスが流れるガス流通路が構成される。そして、ガス流通路内に伝熱管１１，１２が配置されており、ガス流通路を流れる排ガスとの間で熱交換が可能に構成されている。

本実施形態のＧＧＨ熱回収器４およびＧＧＨ再加熱器８の各々には、排ガスの流通方向に沿って熱交換バンドル４１が２列に並ぶとともに、各列において熱交換バンドル４１が上下方向に２段に積み重なるように、４つの熱交換バンドル４１が設けられている。上流側の２段の熱交換バンドル４１は、それぞれ上流側バンドル（上流側熱交換バンドル）４１Ａを構成し、下流側の２段の熱交換バンドル４１は、それぞれ下流側バンドル（下流側熱交換バンドル）４１Ｂを構成する。本実施形態では、各列において、上段の熱交換バンドル４１のヘッダ４２，４３の下端は、下段の熱交換バンドル４１の上端に直接積まれ、ボルト（図示省略）で固定される。なお、以下の説明では、上流側の２段の熱交換バンドル４１をまとめて上流側バンドル４１Ａと称し、下流側の２段の熱交換バンドル４１をまとめて下流側バンドル４１Ｂと称する場合がある。また、熱交換バンドル４１の列数は３列以上であってもよく、各列の熱交換バンドル４１の段数は１段（単一の熱交換バンドル４１で１列を構成）又は３段以上であってもよい。

図２に示すように、ＧＧＨ熱回収器４の上流側バンドル４１Ａと下流側バンドル４１Ｂとは接続配管６１によって各部で接続されており、上流側バンドル４１Ａと下流側バンドル４１Ｂとの間で熱媒が移動可能に構成されている。また、本実施形態のＧＧＨ熱回収器４では、下流側バンドル４１Ｂから上流側バンドル４１Ａへ熱媒が流れるように構成されている。熱媒が上流側バンドル４１Ａから下流側バンドル４１Ｂへ流れる場合、上流側バンドル４１Ａでは、熱媒と排ガスの温度差が最大となり、下流側バンドル４１Ｂでは、上流側バンドル４１Ａで温められた熱媒と、上流側バンドル４１Ａで熱交換されて冷やされた排ガスとの温度差が小さくなり、熱交換の効率が低下するため、本実施形態では、下流側バンドル４１Ｂから上流側バンドル４１Ａへ熱媒が流れるように構成している。

本実施形態では、ＧＧＨ再加熱器８の上流側バンドル４１Ａを、配管パターン混成バンドルとして構成している。配管パターン混成バンドルとは、直線状管部４５と略直交する管直交断面における複数の直線状管部４５の配管パターンが上流側と下流側で相違するように構成した熱交換バンドル４１である。図４に示す上流側バンドル４１Ａの例では、ガス流通方向に並ぶ１０列の直線状管部４５のうち、上流側の２列を千鳥状に配列した千鳥配列管群（第１配列管群）５１とし、下流側の８列を正方格子状に配列した正方配列管群（第１配列管群とは異なる配管パターンの第２配列管群）５２としている。本実施形態では、千鳥配列管群５１において隣接する２列の直線状管部４５の列間距離Ｌ１と、千鳥配列管群５１と正方配列管群５２との境界を挟んで隣接する２列の直線状管部４５の列間距離Ｌ２と、正方配列管群５２において隣接する２列の直線状管部４５の列間距離Ｌ３とは、略同距離（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３）に設定されている。

本実施形態のＧＧＨ再加熱器８の下流側バンドル４１Ｂは、配管パターン非混成バンドル（配管パターン単一バンドル）として構成されている。配管パターン非混成バンドルとは、上流側から下流側へ至る全域（全列）において、同じ配管パターン（本実施形態では正方配列）に設定された伝熱管バンドル４１である。本実施形態のＧＧＨ熱回収器４の上流側バンドル４１Ａおよび下流側バンドル４１Ｂは、何れもＧＧＨ再加熱器８の下流側バンドル４１Ｂと同様に、上流側から下流側へ至る全域（全列）において、同じ配管パターン（本実施形態では正方配列）で構成された配管パターン非混成バンドルである。

正方配列では、複数列のうち最上流列の直線状配管４５に排ガスが接触するが、その下流側では、２列目以降の直線状配管４５は、排ガスの流れ方向に対して最上流列の直線状配管４５の陰に隠れるため、排ガスとの接触が低減されるとともに、接触が低減される分、排ガスは流れ易い。一方で、千鳥配列では、２列目以降（本実施形態では２列目）の直線状配管４５は、前列（本実施形態では１列目）の直線状配管４５の陰になり難く、排ガスとの接触は増えるが、その分排ガスにとって抵抗となる。また、排ガスにとって抵抗となるため、排ガスが整流される。

本実施形態のＧＧＨ再加熱器８では、ＧＧＨ熱回収器４から流出した熱媒は、連絡配管１３Ａを流通して千鳥配列管群５１の熱媒入口へ流入する。千鳥配列管群５１の熱媒出口と下流側バンドル４１Ｂの伝熱管群の熱媒入口とは、千鳥配列管群５１を流通した熱媒が下流側バンドル４１Ｂの伝熱管群を流通するように、第１接続管６２によって接続されている。下流側バンドル４１Ｂの伝熱管群の熱媒出口と正方配列管群５２の熱媒入口とは、下流側バンドル４１Ｂの伝熱管群を流通した熱媒が正方配列管群５２を流通するように、第２接続管６３によって接続されている。正方配列管群５２の熱媒入口に下流側バンドル４１Ｂからの熱媒が流入する。正方配列管群５２を流通し、正方配列管群５２の熱媒出口から流出した熱媒は、連絡配管１３Ｂを流通してＧＧＨ熱回収器４へ戻る。

このように、千鳥配列管群５１、正方配列管群５２および下流側バンドル４１Ｂ（下流側バンドル４１Ｂを構成する伝熱管群）が、高温予熱部、低温部および高温部としてそれぞれ機能し、導入された排ガスは、千鳥配列の高温予熱部、正方配列の低温部および高温部を順に流通して昇温する。上流の千鳥配列管群５１に熱媒が最初に導入されることで、千鳥配列管群５１には熱媒が最も熱い状態で流れ、湿式排煙脱硫装置７からのミストが速やかに蒸発し易い。また、熱媒が下流の下流側バンドル４１Ｂから中流の正方配列管群５２へ流れることで、熱媒の温度は、中流よりも下流の方が高くなる。熱媒の温度が中流よりも下流の方が低い場合、高温の中流で排ガスが温められた後に、低温の下流を通過することとなり、排ガスが下流で暖まり難く、熱交換の効率が低い。これに対して、本実施形態のように、熱媒の温度が中流よりも下流の方が高い場合、排ガスが低温の中流から高温の下流の順で温められるので、熱交換の効率が向上する。

本実施形態のＧＧＨ熱回収器４では、上流側バンドル４１Ａと下流側バンドル４１Ｂの双方において、伝熱管１１の直線状管部４５を、ひだ状のフィンが多数設けられたフィン付管仕様のフィン付管部で構成している。フィン付管部で構成することにより、フィンが設けられていない裸管仕様の裸管部で構成する場合に比べて、排ガスとの接触面積が大きくなり、熱交換の効率が向上する。

本実施形態のＧＧＨ再加熱器８では、千鳥配列管群５１の直線状管部４５を裸管部で構成し、正方配列管群５２の直線状管部４５と下流バンドル４１Ｂの直線状管部４５とをフィン付管部で構成している。千鳥配列管群５１の直線状管部４５をフィン付管部で構成すると、湿式排煙脱硫装置７からのミストが付着して腐食し易くなるが、本実施形態では、千鳥配列管群５１の直線状管部４５を裸管部で構成しているので、フィン付管部で構成する場合に比べて腐食し難い。

ＧＧＨ熱回収器４では、正方配列とすることで、アッシュエロージョン（排ガス中の石炭灰で伝熱管表面が荒れたり、削れる現象）が低減される。なお、ＧＧＨ熱回収器４では、フィン付管部で構成することにより、排ガスとの接触は確保されている。また、ＧＧＨ再加熱器８の千鳥配列管群５１では、湿式排煙脱硫装置７からのミストが流入し易く、千鳥配列とすることによりミストとの接触確率を高めてミストを除去し易くなっている。

さらに、ＧＧＨ再加熱器８のフィン付管部における腐食環境を緩和し、安定した運用を行うためには、フィン付管部の上流側である千鳥配列管群５１でのミスト除去効率が６０％以上であることが望ましく、そのためには、千鳥配列管群５１の直線状管部（本実施形態では裸管部）４５の間を流れるガス流速が８ｍ／ｓ～１６ｍ／ｓの範囲になるように、千鳥配列管群５１の直線状管部（裸管部）４５を配置することが好ましい。

また、ＧＧＨ再加熱器８のフィン付管部（正方配列管群５２及び下流バンドル４１Ｂのうち少なくとも一方のフィン付管部）のフィンピッチを５．０ｍｍ～１０．０ｍｍとすることにより、フィン付管部に経時的にダストが詰まる問題が解消され、より安定した運用が可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ＧＧＨ再加熱器８において、１つの熱交換バンドル４１（上流側バンドル４１Ａ）内に、配管パターンが互いに異なる第１配列管群（千鳥配列管群）５１と第２配列管群（正方配列管群）５２とを設けているので、排ガスの流通方向に沿った熱交換バンドル４１の列数の増加を抑制しつつ、所望の伝熱管配列パターンをガス流通路に構成することができる。

また、千鳥配列管群５１、正方配列管群５２および下流側バンドル４１Ｂ（下流側バンドル４１Ｂを構成する伝熱管群）が、高温予熱部、低温部および高温部としてそれぞれ機能し、導入された排ガスは、千鳥配列の高温予熱部、正方配列の低温部および高温部を順に流通して昇温するので、ＧＧＨ再加熱器８での熱交換の効率を高めることができる。また、湿式排煙脱硫装置７から飛散するミストが千鳥配列管群５１の直線状管部４５と衝突する効率（高温予熱部でのミスト蒸発効率）を高めることができ、低温部および高温部の伝熱管１２へのミストの付着を抑制して、経年使用による圧損の上昇を抑制することができる。

また、千鳥配列管群５１の直線状管部４５を裸管部で構成したので、高温予熱部の伝熱管１２へのミストの付着を抑制して、経年使用による圧損の上昇を抑制することができる。さらに、正方配列管群５２の直線状管部４５と下流側バンドル４１Ｂの直線状管部４５とをフィン付管部で構成したので、低温部および高温部での熱交換の効率を高めることができる。

また、千鳥配列管群５１の直線状管部（本実施形態では裸管部）４５を流れるガス流速の最適化やフィン付管部のフィンピッチの最適化によって、フィン付管部の腐食を防止することやダスト等による詰まりを防止することができ、安定した運用が可能となる。

なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態及び変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

例えば図５に示すように、ＧＧＨ熱回収器４とＧＧＨ再加熱器８が複数系統（図５の例では２系統）に分割された排煙処理ステムＳに本発明を適用し、複数のＧＧＨ熱回収器４の少なくとも１つや複数の再加熱器８の少なくとも１つを上記実施形態のように構成してもよい。

また、上記実施形態では、排ガス流通方向を略水平方向に設定し、直線状管部４５が延びる方向（延設方向）を排ガス流通方向と略直交する略水平方向に設定したが、排ガス流通方向および直線状管部４５の延設方向は上記に限定されず、他の方向に設定（排ガス流通方向を略水平方向に設定し、直線状管部４５の延設方向を上下方向（略鉛直方向）に設定）してもよい。

１：ボイラ
３：空気予熱器（Ａ／Ｈ）
４：ＧＧＨ熱回収器（ガスガス熱交換器）
５：集塵装置（ＥＰ）
６：ファン
７：湿式排煙脱硫装置
８：ＧＧＨ再加熱器（ガスガス熱交換器）
９：煙突
１１，１２：伝熱管
１３，１３Ａ，１３Ｂ：連絡配管
３１：ハウジング
４１：熱交換バンドル
４１Ａ：上流側バンドル（上流側熱交換バンドル、配管パターン混成バンドル）
４１Ｂ：下流側バンドル（下流側熱交換バンドル）
４２：第１のヘッダ
４３：第２のヘッダ
４５：直線状管部
４９：ケーシング板
５１：千鳥配列管群（第１配列管群）
５２：正方配列管群（第２配列管群）
６１：接続配管
Ｓ：排煙処理システム

Claims (6)

1. 伝熱管の複数の直線状管部が互いに離間してブロック状に並ぶ伝熱管群によって構成された熱交換バンドルを、排ガスの上流側から下流側へ直列状に複数列配置するとともに、前記複数列の熱交換バンドルの各々において、前記複数の直線状管部を排ガスの流通方向と交叉するように配置したガスガス熱交換器であって、
   前記複数の熱交換バンドルは、前記直線状管部と略直交する管直交断面における前記複数の直線状管部の配管パターンが第１配列である第１配列管群と、前記第１配列管群の排ガスの流通方向における下流側に設けられ前記複数の直線状管部の配管パターンが前記第１配列とは異なる第２配列である第２配列管群とが、同一バンドル内に設けられて前記伝熱管群を形成する配管パターン混成バンドルを含み、
   前記第１配列管群において隣接する２列の前記直線状管部の列間距離と、前記第１配列管群と前記第２配列管群との境界を挟んで隣接する２列の前記直線状管部の列間距離と、前記第２配列管群において隣接する２列の前記直線状管部の列間距離とは、同距離に設定されている
   ことを特徴とするガスガス熱交換器。
2. 排ガスから熱回収する熱回収器の下流側で、且つ排ガス中の硫黄酸化物を気液接触により除去する脱硫装置の下流側に、再加熱器として配置される請求項１に記載のガスガス熱交換器であって、
   前記複数の熱交換バンドルは、前記配管パターン混成バンドルと、前記配管パターン混成バンドルの下流側に配置される下流側熱交換バンドルとを含み、
   前記第１配列管群は、前記複数の直線状管部を千鳥状に配列した千鳥配列管群であり、
   前記第２配列管群は、前記複数の直線状管部を正方格子状に配列した正方配列管群であり、
   前記千鳥配列管群には、前記熱回収器から熱媒が流入し、
   前記千鳥配列管群と前記下流側熱交換バンドルの前記伝熱管群とは、前記千鳥配列管群を流通した熱媒が前記下流側熱交換バンドルの前記伝熱管群を流通するように第１接続管によって接続され、
   前記下流側熱交換バンドルの前記伝熱管群と前記正方配列管群とは、前記下流側熱交換バンドルの前記伝熱管群を流通した熱媒が前記正方配列管群を流通するように第２接続管によって接続される
   ことを特徴とするガスガス熱交換器。
3. 請求項２に記載のガスガス熱交換器であって、
   前記千鳥配列管群の前記直線状管部は、裸管仕様の裸管部で構成され、
   前記正方配列管群の前記直線状管部と前記下流側熱交換バンドルの前記直線状管部とは、フィン付管仕様のフィン付管部で構成されている
   ことを特徴とするガスガス熱交換器。
4. 請求項３に記載のガスガス熱交換器であって、
   前記正方配列管群の前記直線状管部の前記フィン付管部のフィンピッチを５．０ｍｍ～１０．０ｍｍとした
   ことを特徴とするガスガス熱交換器。
5. 請求項３または請求項４に記載のガスガス熱交換器であって、
   前記下流側熱交換バンドルの前記直線状管部の前記フィン付管部のフィンピッチを５．０ｍｍ～１０．０ｍｍとした
   ことを特徴とするガスガス熱交換器。
6. 請求項２～請求項５の何れか１項に記載のガスガス熱交換器であって、
   前記千鳥配列管群の前記直線状管部の間を流れる排ガスの流速が８ｍ／ｓ～１６ｍ／ｓとなるように前記千鳥配列管群を配置した
   ことを特徴とするガスガス熱交換器。

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