JPH01181013A - 空気予熱器性能診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発電所用大型ボイラ等の燃焼装置に供給する燃
焼用空気を予熱する空気予熱器の性能診断方法に係り、
特に装置の修理時期や性能診断を適切に行うようにした
診断方法に関する。

〔従来の技術〕

火力発電所用大型ボイラやその他の事業所用の大型燃焼
装置においては燃焼効率を向上させるために、燃焼用空
気を予め加熱する方法が採用されている。加熱用の熱源
として最も一般的に使用されるのは自己が排出する高温
の燃焼排ガスであり、この排ガスと燃焼用空気とを熱交
換することにより燃焼用空気を加熱している。

第２図は大型ボイラに対する燃焼用空気の加熱方法を示
している。

ボイラ６から排出された高温の燃焼排ガスはダクト７を
経て排煙脱硝装置８に至り、さらにこの下流に配置され
た空気予熱器４を通過し、集塵器９に於いてダスト分を
除去された後煙突１０を経て大気中に放出される。一方
押し込み送風機（ＦＤＰ）１から供給された燃焼用空気
はダクト２から蒸気式空気予熱器３に流入し、ボイラ６
から供給される蒸気によりある程度加熱される。更に蒸
気により加熱された空気は前記空気予熱器４に至り排ガ
スと熱交換して昇温しボイラ６のバーナ５に供給される
。

ここで、排ガスによる燃焼用空気の予熱方法には種々あ
るが、第３図に示す構成の空気予熱方式が、大量の空気
を効果的に予熱できるため一般的に用いられている。即
ち、この空気予熱器は、全体がドラム状に構成されてお
り、このドラム状の本体内に鋼板を波状に成形したり、
ハニカム状に成形することにより表面積を大きく取った
伝熱エレメントが多数形成配置しである。このドラムは
一方が排ガス流中に位置し他方が空気流中に位置するよ
うに構成してあり、全体を回転させることにより高温の
排ガス中で加熱された伝熱エレメントの熱を空気流中に
放出し、もって排ガスＧの熱を空気Ａに伝達するよう構
成しである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の空気予熱方式においては次の問題があり、その解
決が望まれている。

排ガス中には硫黄酸化物やダストを含んでいるが、空気
予熱器は直接この排ガス流中に曝されるため、腐食が生
じたり、ダストの付着成長により空気や排ガスの流動抵
抗が増大して送風機の動力費が増加することになる。ま
たシール部の腐食により例えば燃焼用空気が排ガス中に
漏出する等の問題もある。

このため、火力発電所等では毎年の定期点検時に空気予
熱器部品の検査、損傷部品の取り替えや手入れをしてい
る。しかしこの方式では点検時にしか装置の状態を確認
できないため、装置の性能が低下している状態で運転を
継続したり、また点検時に急遁修理部品を作成手配する
等、期間や経費の点で問題がある。

更に装置の運転中は閉塞を防止するため毎日数回のスー
トブローを実施している。この場合、装置に対するダス
トの付着状態は測定されていないため、スートブローは
必ずしもダストの付着状態に対応して行われているわけ
ではない。通常は閉塞防止のため多めにスートブローし
ており、蒸気等のスートブロー用流体を必要量以上に消
費することになる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述の問題点に鑑み構成したものであり、空気
予熱器に流入する排ガス温度、圧力損失、０２濃度、Ｃ
Ｏｚ濃度、燃焼用空気の出口、入口温度等のデータから
空気予熱器の空気漏洩量、熱貫流率、温度効率、圧力損
失増加量等を算出することにより空気予熱器に対するダ
スト付着状況、部品の腐食状態、損傷程度等を判断する
ように構成する。

（作用） 熱貫流率、温度効率、及び空気予熱器出入り口中の０３
濃度、Ｃｏ２濃度等により計算される漏洩空気率により
空気予熱器の損傷程度やその損傷の進行程度を判断する
ことができる。また空気予熱器の伝熱エレメントに対す
るダストの付着は圧力損失の増加となるため空気予熱器
のドラフトを計測することにより閉塞状況を予測判断し
、スートブロー等適当な処置を適宜節する。

〔発明を構成する技術的背景〕

次に本発明の詳細な説明する前に、本発明の技術的背景
をやや詳しく説明する。

空気予熱器部品の損傷は、伝熱エレメントの腐食減肉、
空気の排ガス側への漏洩を防止するためのシールプレー
トの腐食減肉や変形等が主なものである。これらの損傷
は熱貫流率、温度効率（空気予熱器出入口の空気・排ガ
ス温度と空気予熱器通過空気・排ガス量等に基づき計算
される）と、空気予熱器出入口排ガス中のＯｔ濃度、Ｃ
Ｏ８濃度等により計算される漏洩空気率により、その損
傷程度や進行状況が予測できる。即ち、熱貫流率の低下
はエレメント腐食減量（伝熱面積の減少）に比例し、ま
た漏洩空気率の増加はシールプレート損傷長さに比例す
るので、これらのデータの継続的な解析により空気予熱
器部品の損傷状況が予測判断できることになる。

また伝熱エレメントに対するダスト付着による空気及び
ガス通路の閉塞は圧力損失の増加となるため、空気予熱
器出入口ドラフトを計測して圧力損失を算出することに
より伝熱エレメントの閉塞状況を予測判断することがで
きる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

先ず第１図は本発明方法を実施する為に配置した各種セ
ンサの配置状態の一例を示す。

先ず符号１１ａは排ガスＧの空気予熱器入口側の温度を
測定する温度針、ｌｌｂは出口側の温度を測定する温度
計、１１Ｃは燃焼用空気の蒸気式空気予熱器入口温度を
測定する温度計、ｌｉｄは蒸気式空気予熱器出口温度を
測定する温度計、１１ｅは空気予熱器４の出口温度を測
定する温度計である。また１２ａは空気予熱器４人口部
の排ガス中の性情（Ｏ３濃度、ＣＯ３濃度等）を測定分
析するガス性情分析器、１２ｂは同様に出口部の排ガス
中の性情を測定分析するガス性情分析器である。また１
３ａは排ガス側の空気予熱器圧力損失を測定するドラフ
ト差圧計、同様に１３ｂは燃焼用空気Ａ側の空気予熱器
圧力損失を測定するドラフト差圧計である。

以上の各センサにより収集したデータと予め設定してお
いた基準値とを比較判断することにより空気予熱器の性
能を予測判断する。

先ず基準値はボイラ建設時等空気予熱器を設置した際に
運転状態が最適となるよう調整した時の空気予熱器性能
を基準にして熱貫流率、漏洩空気率、圧力損失等を算出
して設定する。この基準値と、上述の各センサで収集し
たデータに基づき算出した熱貫流率、漏洩空気率、圧力
損失等を比較し、その比較結果が予め設定しておいた値
と比較することにより空気予熱器の性能を判断すると共
に、その値が所定の範囲から逸脱している場合には補充
等の指示を出す。

次に判断の基礎となる熱貫流率、漏洩空気率、圧力損失
の求めがたについて説明する。

なお、以下に示す各符号は次の意味を有する。

Ｗ：流量　　　　　Ｃｋｇ／　ｈ　） Ｃ：比熱　　　　　（ｋｃａｌ／ｋｇ’ｃ）Ｔ：温度　
　　　　（”Ｉｒ） Ａ：伝熱面積　　　（ｒｒｆ） ＮＴＵ　：伝熱ユニット数　（□） α：熱伝達率　　　（ｋｃａｌ／　ｒｄ　ｈ　’Ｃ）Ｍ
：空気比　　　　（□） ｃｏ、：ガス中ｃｏ、濃度　（％） Ｏ２：ガス中Ｏ！濃度　（％） また各符号の接尾字は次の意味を有する。

ｇ：加熱流体（ガス） ａ：受熱流体（空気） Ｓ：蓄熱体　（空気予熱器エレメ゛ント）１：各流体の
入口の状態 ２：各流体の出口の状態 （１）熱貫流率Ｒ：　　（（ｋｃａｌ／　ｒｄ　ｈ　’
Ｃ）（２）温度効率η：　　（％） Ｗ　ｇ　　　　Ｗ　ａ ここで、 ＮＴＵｅ　＝ＮＴＵａ□ １＋αＡ （３）漏洩空気率Ｌ：　（％） Ｌ＝　（Ｍｚ　　Ｍｉ　）Ｘ１００ また、 次に第４図に基づき空気予熱器の診断アゴリズムを示す
。

先ず前記した各センサにより計測２０したデータにより
熱貫流率、温度効率、空気漏洩率等を算出し、これらを
予め入力しておいた基準値と比較演算２１する。これに
より後述するように、各値の基準値からの変位に基づき
空気予熱器の性能を把握し、性能低下があると判断した
場合、各値の変位状態から部品の損傷、エレメントの閉
塞等具体的な性能低下原因を推定２２し、その推定２２
に対応する対策案の検討及び運転指針の検討２３を行い
、その結果を表示２４する。

第５図は診断結果の表示例を示す。

例えば温度効率ηは時間の経過と共に低下し、それが補
修基準に達したならばその旨の表示や警報を発する。同
様に熱貫流率Ｒも前記温度効率と同様時間の経過と共に
低下し、それが補修基準に達したならばその旨の表示や
警報を発するようにし、伝熱エレメント等の損傷が軽微
のうちに補修するようにする。

また漏洩空気率りは時間の経過と共に増大するが、これ
も所定の補修基準に達したならばその旨の表示や警報を
発するようにし、シールプレートの補修を行うようにす
る。

更に圧力損失ΔＰはダストの付着により時間の経過と共
にやはり増大するが、この場合はスートブロワに作動信
号を発する等して適宜スートブローを行い圧力損失の低
減を行うようにする。

〔効果〕

本発明は以上具体的に説明したように、空気予熱器に流
入する排ガス温度、圧力損失、Ｏ２濃度、ＣＯ８濃度、
燃焼用空気の出口・入口温度等のデータから空気予熱器
の空気漏洩量、熱貫流率、温度効率、圧力損失増加量等
を算出することにより空気予熱器のダスト付着状況、部
品の腐食状態、損傷程度等を判断するように構成したの
で、部品の損傷状態等が直ちに判明し、適切な時期に部
品の交換、修理等を行うことができ、装置を常に効率良
く運転することができる。

また、伝熱エレメントのスートプローも適切に行えるた
め噴射媒体を無駄に使用することがなく経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用するセンサの配置状態の一例
を示す概念図、第２図はボイラ排ガスと燃焼用空気の流
動系統を示す図、第３図は回転再生式空気予熱器の概念
図、第４図は空気予熱器性能診断の一例を示すフロー図
、第５図は各判断対象の表示方法の一例を示す線図であ
る。 ４・・・空気予熱器　　６・・・ボイラ１１ａ、ｌｌｂ
、ｌｌｃ、ｌｉｄ、１ｌｅ−−−温度針 １２ａ、１２ｂ・・・ガス性情分析器 １３ａ１１３ｂ・・・差圧計 Ａ・・・燃焼用空気　　Ｇ・・・燃焼排ガスη・・・温
度効率　　Ｌ・・・漏洩空気率Ｒ・・・熱貫流率　　Δ
Ｐ・・・圧力損失第１図 第２図 第３図 第５図 １町田寺關　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空気予熱器近傍に配置したセンサから得た情報に基づき
   空気予熱器の熱貫流率、温度効率及び空気漏洩量を算出
   し、予め設定しておいたこれら熱貫流率、温度効率及び
   空気漏洩量の適正値と比較演算することにより空気予熱
   器部品の損傷状態、ダストの付着状態を推定し、この推
   定に対応した補修及び洗浄につき指示を発するようにし
   たことを特徴とする空気予熱器性能診断方法。