JPH06105158B2 - 熱交換器の性能改善装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、化学プラント，火力・原子力発電等の各種発
電プラント等に用いる管式熱交換器の性能改善装置に係
り、特に熱交換器の冷却水中の異物の除去、管内の清掃
を行うことにより熱交換器の伝熱性能を改善する熱交換
器の性能改善装置に関するものである。

〔発明の背景〕

火力，原子力発電プラント等における熱交換器は、冷却
水として海水又は河川水等が使用されているために、冷
却管の内部に貝等の異物が付着したりスライス，有機物
等が沈積し，付着して冷却管が閉塞，破損し或いは熱交
換器に伝熱性能に低下をきたすこともあり、従来よりこ
のような事態っを防止するための種々の改善策が提案さ
れている。例えば、貝等の異物の付着を防止するものと
しては、特公昭55-49898号に示すように分離ケーシング
に設けたスクリーン外面で異物をとらせ、この異物を渦
流によって浮遊させて装置外に排出させたり、特開昭58
-3607号に示すようにケーシング内に開閉可能な濾過板
を山形に傾斜連接して配設し、この濾過板に逆洗機能を
有するフラツプ弁を設けたものがあるが、前者の場合に
は装置が大型化し、また後者の場合にはフラツプ弁の駆
動装置を設けるために装置が複雑化し、また逆洗水が異
物排出側近傍のみにかかり濾過板全面の異物の除去が困
難であった。

また、冷却管の管内清掃装置としては、管内にスポンジ
ボールを循環させて管内の汚れを落とすものや、特開昭
56-66699号に示すように、管内に逆洗水を流して管内の
清掃を行うもの等があるが、従来のこれらの装置は管内
に流入する異物の阻止を図る点について充分に配慮され
ておらず、また、熱交換器の経時的な性能変化を的確に
監視して熱交換器の改善を図る配慮が充分になされてい
なかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来の問題点を解消し、更に熱交
換器の性能を常時監視しながら異物の除去と管内清掃を
自動システム化して最適な状態で行い得ると共に、伝熱
性能の改善を図り得る熱交換器の性能改善装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、熱交換器の冷却管
に冷却水を送る送水系配管と冷却水を排水する排水系配
管との交叉位置に冷却水の流れを正逆切換する逆洗弁機
構を設けると共に、前記送水系配管における前記逆洗弁
機構と前記熱交換器の入口側水室との間に貝等の異物の
侵入を阻止する濾過板を開閉機構を介して開閉可能に設
置し、且つ前記送水系配管及び前記排水系配管にはスポ
ンジボールをこれらの配管及びスポンジボール系配管を
介して前記熱交換器の冷却管内に循環させる該冷却管内
の清掃を行う冷却管清掃装置を設け、更に前記逆洗弁機
構，前記冷却管清掃装置及び前記濾過板の制御系は、前
記濾過板を通過する冷却水の通過前後の差圧を検出する
差圧検出手段及び前記熱交換器の冷却水量，冷却水の冷
却管通過前後の温度，前記熱交換器の器内温度等を検出
する各検出手段と、前記差圧検出手段の測定データに基
づき前記濾過板への異物の付着度合を演算し、且つ前記
各検出手段の測定データから前記熱交換器の冷却管の汚
れ度合を演算して前記熱交換器の伝熱性能を監視する熱
交換器性能監視手段と、前記差圧検出手段の検出値が規
定値になると前記熱交換器性能監視手段からの判定信号
に基づき前記逆洗弁機構を反転制御する逆洗弁制御手段
と、前記差圧検出手段の検出値が前記規定値以上の所定
の差圧値に達すると前記濾過板を開制御する濾過板開閉
制御手段と、前記熱交換器性能監視手段が前記冷却管の
汚れ度合からこの冷却管の伝熱性能の低下を判定した場
合には判定信号に基づき前記冷却管清掃装置を作動制御
する清掃制御手段とにより構成したものである。

以上の構成よりなる本発明によれば、冷却水を熱交換器
に送る過程において、冷却水に含まれた貝等の異物の侵
入を濾過板を介して阻止することができる。

しかも濾過板に付着した異物の付着度合を濾過板の前後
に設けた差圧検出手段及び熱交換器性能監視手段によっ
て監視し、この差圧検出手段の差圧値が規定値になる
と、逆洗弁が逆洗弁制御手段を介して逆流に反転制御さ
れる。この場合には、冷却水の水流が逆転し濾過板の裏
から水流を当てる、いわゆる逆洗が行われ、その水圧に
より濾過板に付着した貝等の異物を取り去って系外に排
出させる。

また、冷却水の濾過装置内に異物が短時間のうちに多量
に流入すると、濾過板を通過する冷却水の通過前後の差
圧がきわめて短時間（すなわち瞬時）に前記規定値を超
えてしまう。そして、上記差圧が前記規定値以上の所定
の差圧値に達するので、濾過板開閉制御手段を介して濾
過板が一時的に開くように制御される。また、逆洗弁も
上記差圧が規定値以上であるの逆洗弁制御手段を介して
逆流の方に反転制御される。

このように濾過板開制御と逆洗弁反転制御は、ほゞ同時
に開始されるが、通常、逆洗弁反転完了に要する時間
は、濾過板開動作の完了時間に比べてかなり長い時間を
要する（すなわち、濾過板は、熱交換器に流入する水量
が急激に減少するのを回避するため即座に開くのに対
し、逆洗弁の反転が完了するまでには急な正逆切換ショ
ックをなくすため通常２〜３分間といった時間を要す
る）。この時間差により、まず濾過板の開動作が完了し
た時点では、逆洗弁は未だ少ししか開いていないため
に、この時には、水流が正方向（通常の向き）の流れに
あり、貝類等の異物は、濾過板を開いたと同時に水流に
押し流されて大きな容積を有する熱交換器水室内に一時
的に待避させる。その後、逆洗弁の反転が完了して水流
が逆向きとなり、この逆流により熱交換器内に待避され
た異物が一掃されるように押し戻されて、一時的に開状
態にある濾過板の位置を通って系外に排出される。

その結果、多量の異物が流入しても濾過板及び配管が閉
塞されることなく、冷却水が極度に減少して熱交換器が
トリップするという事態を未然に防止することができ
る。

更に、熱交換器の稼働時においては、冷却水の流量，熱
交換器の器内温度，冷却水を通過する通過前後の温度等
の各データが検出手段を介して時々刻々熱交換器の性能
監視手段に送られ、この性能監視手段がこれらの各デー
タを演算して熱交換器の汚れ度合を検出し、この演算結
果に基づき熱交換器の性能劣化が規定により進行してい
ると判定された場合には、清掃制御手段によって冷却管
清掃装置が駆動制御され、スポンジボールが冷却水の送
水系配管に投入されて循環し冷却管の管内が清掃され
る。従って本発明によれば、管内の異物除去，逆洗弁制
御，冷却管の清掃作業の全てを熱交換器の性能を監視し
ながら自動システム化して行うことができる。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

第１図は、火力・原子力発電プラント用の復水器に本実
施例を適用したシステム構成図を示すものである。同図
において、１は海水等の冷却水を汲み上げる冷却水ポン
プ、２は冷却水を復水器３側に供給する送水系配管、３
は多数の冷却管４を備えた復水器、５は冷却水を排出す
る排出系配管である。

６は冷却水の送水系配管２と排水系配管５の交叉位置に
設けた逆洗弁であり、逆洗弁６は弁切換機構（図示せ
ず）を介して正逆回転動作を行うものであり、常時は正
流側の弁開位置にあり、この場合には冷却水ポンプ１に
よって汲み上げられた冷却水を送水系配管２を通り、次
いで復水器３の入口側水室7,冷却管4,出口側水室8,排水
系配管5,逆洗弁６を経て系外に排出される。また逆洗弁
６を逆流側の弁開位置に切換えると、冷却水ポンプ１か
らの冷却水は、排水系配管5,出口側水室8,冷却管4,入口
側水室7,送水系配管2,逆洗弁６を経て系外に排水され
る。

９は、送水系配管２の水路の一部に設けた濾過装置であ
り、水路に回動可能に設けた格子板（濾過板）10と、こ
の格子板10を回動させる回動機構を備えてなり、常時は
水路を仕切るように設置され、冷却水中の貝等の異物を
格子板10に付着させて冷却水のみを復水器３側に通過さ
せるものである。

11は冷却水の流れにのって復水器の冷却水系統管を循環
する管内清掃用のスポンジボールであり、スポンジボー
ル11は多数からなる。スポンジボール11は可動格子式の
濾過装置９の出口側に設置されたスポンジボール投入管
12から再循環水と共に送水系配管２内に導入され、復水
器冷却管４の管内に冷却水と共に通過し、その間に冷却
管４内部に付着したスライム，スケール等を除去し冷却
管４内を清掃した後に出口側水室８に至るもので、その
後出口側水室８の近くに設けた捕集器13で冷却水と分離
されて系外に取り出され、ボール循環ポンプ14,ボール
回収器15及びボール循環配管16を通って再び送水系配管
２側に投入管11を介して投入されるように設定されてい
る。なお、ボール捕集器13を出た冷却水は逆洗弁６を通
り系外に排出される。

17は可動格子式濾過装置９における格子10の前後位置の
圧力差を検出する差圧計であり、この差圧計17の検出信
号は、熱交換器性能監視手段24に入力され、差圧計17の
検出値が規定値まで達すると、逆洗弁制御手段18が逆洗
弁６の駆動機構に弁切換信号（正流から逆流側への切換
信号）を発するように設定されている。また、差圧計17
の値が規定値を超えた過大差圧値になると濾過板回転制
御手段19を介して濾過板10が開動制御される。

20は濾過装置９の出口側の冷却水量を検出する冷却水流
量計、21は復水器３の冷却水入口側の冷却水温を検出す
る冷却水入口温度計、22は復水器３の内部温度を検出す
る器内温度計、23は復水器３の冷却水出口側の冷却水温
を検出する冷却水出口温度計であり、これらの計測系の
検出信号は後述する復水器の性能監視手段24に入力され
る。

24は復水器３の性能監視手段であり、性能監視手段24は
冷却水流量計20、冷却水入口温度計21、器内温度計22、
冷却水出口温度計23等から時々刻々データを読取り、こ
れらのデータより冷却水の流量、冷却前後の温度差を求
めて冷却管４の汚れ度や真空度を演算し、且つ性能監視
手段24は熱交換器３の理論的性能を演算して、実測値の
冷却管４の汚れ度，真空度の低下に基づく熱交換器の性
能劣化を判定する機能を有するものである。

25は性能監視手段24からの判定信号に基づき管内清掃装
置11′を作動制御する清掃制御手段であり、性能監視手
段24が冷却管４の性能劣化の所定レベルを判定すると管
内清掃装置11′に作動制御信号を送るように設定されて
いる。

26は性能監視手段24からのデータ信号を入力して管内の
汚れ度合等を表示する表示計器、27は冷却管内の改善状
況を記録する記録計、28はこの改善状況を記録要旨に書
込むプリンタである。

次に、本実施例の動作を説明する。

常時において、冷却水は冷却水ポンプ１によつて海から
汲み上げられ、正流側に制御された逆洗弁６を介して矢
印に示すように可動格子式濾過装置９と連通する送水系
配管２に入る。この流れ過程において、異物が濾過板10
の格子面に付着して分離され冷却水のみが復水器３の入
口側水室７に導かれ、復水器冷却管４を通り、復水器３
内の蒸気と熱交換を行う。熱交換を終えた冷却水は復水
器３の出口側水室８を通り冷却水の排水系配管５に至
り、逆洗弁６を介して系外に排出される。また、このよ
うな復水器３の稼働時には、濾過板10における冷却水の
通過前後の差圧や冷却水の入口温度，出口温度，冷却水
流量，復水器３内の温度に関するデータが差圧計17,冷
却水温度計21,23、冷却水流量計20,復水器温度計22等を
介して性能監視手段24に入力される。そして、差圧計17
の差圧データから濾過板10の異物付着度合が規定値以上
に進行していると判定されると、逆洗弁制御手段18が逆
洗弁６を反転制御する。従って、冷却水は逆洗弁６、排
水系配管５、冷却管４、送水系配管２を順次通過し、こ
の流れによって、可動格子式濾過装置９の格子10の面に
付着した海棲生物等の異物は格子面から分離され、逆洗
弁６を通って系外に排出される。また、濾過装置９に多
量の異物が短時間のうちに流入した場合には、格子板10
を通過する冷却水の通過前後の差圧が瞬時に大きくなっ
て、濾過装置９に設けた差圧計17の値が既述した測定値
よりも高い所定の値に達する。

そして、上記差圧が前記規定値以上の所定の差圧値に達
すると、濾過板開閉制御手段19によって格子板10が一時
的に開くように制御される。また、逆洗弁６も上記差圧
が規定値以上であるので、逆洗弁制御手段18を介して逆
流の方に反転制御される。

このように濾過板開制御と逆洗弁反転制御をほゞ同時に
実行する場合、発明の概要の項でも述べたように、通
常、逆洗弁反転完了に要する時間は、濾過板開完了に要
する時間に比べてかなり長い。したがって、この時間差
により、まず格子板10の開動作を完了した時点では、逆
洗弁６は未だ少ししか開いていないために、この時に
は、水流は正方向（通常の向き）の流れにあり、貝類等
の異物は、格子板10を開いたと同時に水流に押し流され
て大きな容積を有する復水入口側水室７に一時的に待避
される。その後、逆洗弁の反転が完了して水流は逆向き
となり、この逆流により一時的に復水器水室７に待避さ
れた異物が一掃されるように押し戻されて、一時的に開
状態にある格子板10の所を通って系外へ排出される。

その結果、多量の異物が流入した時においても、格子板
10及び配管が閉塞されることなく、したがって冷却水が
極度に減少して復水器がトリップするという事態を未然
に防止することができる。

また、復水器の性能監視手段24は送排水系配管2,5及び
復水器３に設けられた冷却水流量計20、冷却水入出力温
度計21,23、復水器温度計22等から時々刻々データを読
取り、復水器３の冷却管４の汚れ度や真空度を演算し、
復水器３の劣化進行度合を判定する。その結果、実測値
が規定値よりも低く、汚れ又は劣化が規定以上に進行し
ていることが確認された場合には、アラームを発すると
共に、その判定信号が清掃制御手段25に送られる。清掃
制御手段25はこの判定信号に基づき管内清掃装置11′を
駆動せしめる。従って、冷却管清掃用のスポンジボール
11が濾過装置９の出口側に設置されたスポンジボール投
入管12から再循環水と共に送水系配管２内に導入され、
冷却管４を冷却水と共に通過し、その間に冷却管４内面
に付着したスライム，スケール等を除去し冷却管４内を
清掃したあと出口側水室８を経て排水系配管５に至る。
次いで、スポンジボール11は捕集器13により捕集されて
系外に取り出され、ボール循環ポンプ14、ボール回収器
15及びボール循環配管16を通って再び復水器の送水系配
管２に投入される。またボール捕集器13を出た冷却水は
逆洗弁６を通り系外に排出される。このようにして自動
的に異物の除去と冷却管４の清掃が実施され復水器３の
性能改善が行われ、且つ、表示器26を介して性能改善が
なされた旨の表示がされると共に、記録計27、プリンタ
28を介して記録用紙に日報として残される。

従って、本実施例によれば、熱交換器の冷却管へ異物が
侵入することを確実に防止すると共に、管内の汚れ度合
をチエツクし且つ性能の劣化進行度合を常時監視して濾
過装置に付着した異物の除去、管内清掃を時機よく的確
に行うことができ、熱交換器の性能を高精度に維持する
ことができる。更に本装置は、熱交換器性能監視手段を
介して可動式濾過機構，逆洗弁機構，冷却管清掃装置等
をシステム的に駆動制御することができるので、熱交換
器を高効率に保ち経済的に装置全体を運転させることが
できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、熱交換器の性能を常時監
視しながら異物の除去と管内清掃を最適な状態でシステ
ム的に行い得ると共に、優れた性能改善を図り得る熱交
換器の性能改善装置を提供することができ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム全体を示す概略構
成図である。 ２……送水系配管、３……熱交換器、４……冷却管、５
……排水系配管、６……逆洗弁機構、７……入口側水
室、10……濾過板、11……スポンジボール、11′……冷
却管清掃装置、16……スポンジボール系配管、17……差
圧検出手段、18……逆洗弁制御手段、19……濾過板開閉
制御手段、20……冷却水流量計、21,22,23……温度計、
24……熱交換器性能監視手段、25……清掃制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−14193（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−157998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215599（ＪＰ，Ａ) 実公 昭60−30635（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換器の冷却管に冷却水を送る送水系配
   管と冷却水を排水する排水系配管との交叉位置に冷却水
   の流れを正逆切換する逆洗弁機構を設けると共に、前記
   送水系配管における前記逆洗弁機構と前記熱交換器の入
   口側水室との間に貝等の異物の侵入を阻止する濾過板を
   開閉機構を介して開閉可能に設置し、且つ前記送水系配
   管及び前記排水系配管にはスポンジボールをこれらの配
   管及びスポンジボール系配管を介して前記熱交換器の冷
   却管内に循環させる冷却管清掃装置を設け、更に前記逆
   洗弁機構、前記冷却管清掃装置及び前記濾過板の制御系
   は、前記濾過板を通過する冷却水の通過前後の差圧を検
   出する差圧検出手段及び前記熱交換器の冷却水量，冷却
   水の冷却管通過前後の温度，前記熱交換器の器内温度等
   を検出する各検出手段と、前記差圧検出手段の測定デー
   タに基づき前記濾過板への異物の付着度合を演算し且つ
   前記各検出手段の測定データから前記熱交換器の冷却管
   の汚れ度合を演算して前記熱交換器の伝熱性能を監視す
   る熱交換器性能監視手段と、前記差圧検出手段の検出値
   が規定値になると前記熱交換器性能監視手段からの判定
   信号に基づき前記逆洗弁機構を反転制御する逆洗弁制御
   手段と、前記差圧検出手段の検出値が前記規定値以上の
   所定の差圧値に達すると前記濾過板を開制御する濾過板
   開閉制御手段と、前記熱交換器性能監視手段が前記冷却
   管の汚れ度合から該冷却管の伝熱性能の低下を判定した
   場合には判定信号に基づき前記冷却管清掃装置を作動制
   御する清掃制御手段とを備えて成ることを特徴とする熱
   交換器の性能改善装置。