JPH0777304A - フィン付伝熱管の洗浄方法およびその装置 - Google Patents

フィン付伝熱管の洗浄方法およびその装置

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JPH0777304A
JPH0777304A JP5220791A JP22079193A JPH0777304A JP H0777304 A JPH0777304 A JP H0777304A JP 5220791 A JP5220791 A JP 5220791A JP 22079193 A JP22079193 A JP 22079193A JP H0777304 A JPH0777304 A JP H0777304A
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cleaning water
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Ikuo Kotaka
生男 高鷹
Keiko Shimonishi
慶行 下西
Tatsuzo Enomoto
達三 榎本
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】洗浄スプレーパイプから適量の洗浄水を散布し
て、液膜流の形成により、フィン間の堆積硫酸アンモニ
ウム系化合物・ダスト等を同時に流出除去し、フィン付
伝熱管の腐食防止と熱交換効率の向上をはかる。 【構成】排ガス中にアンモニアを注入し無害の窒素に還
元する脱硝触媒を有し、上下の管寄せにより垂直に配列
された複数のフィン付伝熱管を持つ排熱回収系におい
て、フィン付伝熱管のフィン間に付着堆積した硫酸アン
モニウム系化合物及びダストを水洗除去する洗浄方法で
あり、垂直に配列されたフィン付伝熱管群の上部に、洗
浄水スプレーパイプ5を水平に配設して、洗浄水がフィ
ン表面を伝ってフィンとフィンの隙間部に向って伝いな
がら流下する表面流に調整し、フィン付伝熱管のフィン
間に堆積された堆積物の除去を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は排熱回収ボイラ等の排熱
回収系に使用されているフィン付伝熱管の洗浄方法およ
びその装置に係り、特に排ガス中にアンモニアを注入し
て、窒素酸化物(NOx)を無害の窒素(N2)に還元
する脱硝触媒層を有する排熱回収系に設けられている、
フィン付伝熱管の表面に付着堆積された酸性硫酸アンモ
ニウム塩等の硫酸アンモニウム系化合物およびダスト等
を除去するのに好適なフィン付伝熱管の洗浄方法および
それを実施する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の排熱回収ボイラ等の排熱回収系に
用いられている伝熱管は、熱交換効率を向上させるため
に伝熱面積を広くしたフィン付伝熱管が用いられてい
る。そして、排熱回収ボイラ等には排ガス中に含まれる
窒素酸化物(NOx)を無害の窒素にするために、アン
モニアを注入して触媒の存在下で接触還元を行う脱硝触
媒層が設けられている。また、排ガス中には硫黄酸化物
(SOx)も含まれているので、NOxと反応しなかっ
た未反応のアンモニアが脱硝触媒層(排ガス温度は30
0℃ないし400℃程度)を通過し、排ガス温度が15
0〜300℃の領域に設けられているフィン付伝熱管の
表面部、特にフィンとフィンとの間に酸性硫安などの硫
酸アンモニウム系の化合物が付着し、この付着した硫酸
アンモニウム系化合物によるフィン付伝熱管の腐食、お
よび硫酸アンモニウム系化合物と排ガス中に含まれるダ
スト等が混合付着して形成される堆積物による伝熱効率
の低下およびドラフトロス(圧力損失)の増加による、
例えばコンバインドサイクル発電プラントにおけるガス
タービン等の出力の低下などの問題が生じる。この問題
を解決するため、従来のフィン付伝熱管の洗浄方法は、
例えば図4と図5または図6と図7に示すように、フィ
ン付伝熱管群11に、複数本の洗浄水スプレーパイプ
5、5a、5bを設けて、フィン付伝熱管のチューブ
(伝熱管)2に対し直角方向に、フィン3に対し平行方
向に水洗スプレー6を噴射させてフィン間に堆積した付
着物を水洗除去するか、さらにはフィン付伝熱管群11
の全体を洗浄するために、洗浄水スプレーパイプ5a、
5bを移動または回転できる構造の洗浄水スプレーパイ
プ5を設けていた。なお、図5は、図4のA−A矢視図
で、図7は、図6のB−B矢視図を示す。この従来のフ
ィン付伝熱管の洗浄装置では、洗浄水スプレーパイプ
5、5a、5bを移動もしくは回転させるための駆動装
置(図示せず)が必要であり、洗浄水は、移動もしくは
回転駆動装置に設けている配管取り合わせ部から供給さ
れ、連絡管7a、7bを経由するか、または直接、洗浄
水スプレーパイプ5に導入し、水洗スプレー6となって
フィン付伝熱管群11のフィン3に対し平行に、チュー
ブ2に対し直角方向に噴射させて、フィンとフィンの間
の伝熱面に付着堆積した硫酸アンモニウム系化合物やダ
スト等の堆積物を水洗除去していた。しかし、フィン付
伝熱管群11により構成される熱交換器が大型になる
と、洗浄水スプレーパイプ5、5a、5bは長尺とな
り、圧力損失のために上部スプレー部と下部スプレー部
における背圧が大きく異なり、同一のスプレー穴径とし
た場合には下部の水洗スプレー6の量は極めて多量とな
る。いま、水洗スプレー6の必要とする背圧を0.5k
g/cm2とし、上部スプレーの背圧を0.5kg/c
2に合わせると、図5に示すスプレー方式で、洗浄水
スプレーパイプ5、5a、5bの管長が10mの場合
に、下部スプレーの背圧は1.5kg/cm2程度とな
り、水洗スプレー6の量は1.7倍程度になる。この問
題の解決策として、下部にいくほど水洗スプレー6のノ
ズルの穴径を小さくするか、もしくは図4に示すような
洗浄水スプレーパイプ5a、5bの上下2分割方式にす
る方法がある。そして、伝熱管がチューブ2のみからな
り、フィン3を取付けていない場合には、水洗スプレー
6をチューブ2の上部から噴射させ、洗滌水をチューブ
2の表面を流下(垂下)させるだけで洗浄することが可
能であるが、フィン付伝熱管の場合には、上述のように
フィン3とフィン3の間隙部に水洗スプレー6が当るよ
うに噴射させる洗浄方法を用いていた。なお、従来技術
として、例えば特開平4−161702号公報が挙げら
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
技術においては、洗浄水スプレーパイプを移動または回
転させるための駆動装置が必要となるので、それらの保
守、点検を行う必要性が生じると共に、水洗パイプ、駆
動装置およびその配線ケーブルのために洗浄水スプレー
パイプの配置上の制約を大きく受け、保守、点検を行う
上で大きな支障となっていた。さらに、上記駆動装置は
配線ケーブルと電源設備を必要とし、配置上の制約と相
まって極めて高価な設備となるなどの問題があった。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消し、フィン付伝熱管のフィンとフィンとの間
に堆積した腐食性で伝熱効率を低下させる酸性硫酸アン
モニウム塩等の硫酸アンモニウム系化合物およびダスト
等を効果的、かつ安価な方式によって除去することがで
きるフィン付伝熱管の洗浄方法およびその装置を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、排ガス中にアンモニアを注入し無害の窒素
に還元する脱硝触媒層を有し、上下に設けられた管寄せ
(ヘッダ)によって垂直に配列された複数のフィン付伝
熱管群を支持する構造の排熱回収系における、上記フィ
ン付伝熱管のフイン間に付着堆積した硫酸アンモニウム
系化合物およびダストを水洗除去する洗浄方法におい
て、洗浄水をフィン付伝熱管のチューブに対し垂直方向
に、フィンに対しては直角方向に滴下させ、洗浄水がフ
ィンの表面を伝い、その表面張力によって洗浄水がフィ
ンとフィンの間隙部に向かって伝いながら流下する現象
を利用するものであって、洗浄水がフィンとフィンの間
隙部に向かって伝いながら流下する流れ、いわゆる表面
流に調整する手段を設けるものである。図3(a)、
(b)に、本発明の洗浄方法の原理を示す。図3(a)
は、フィン付伝熱管のフィンとフィンとの間に、硫酸ア
ンモニウム系化合物やダスト等の堆積物が付着していな
い場合の洗浄水の流れ方を示し、図3(b)は、硫酸ア
ンモニウム系の化合物やダスト等の堆積物が付着してい
る場合の洗浄水の流れ方を示すもので、フィンの間に上
記の堆積物が付着している場合には、洗浄水がフィンと
フィンの間隙部に向かって伝いながら流下し洗浄除去さ
れる現象がいっそう顕著になることが分かった。本発明
のフィン付伝熱管の洗浄装置の具体的構成は、排ガス中
にアンモニアを注入し無害の窒素に還元する脱硝触媒層
を有する排熱回収装置において、該排熱回収装置内に
は、垂直に配列された複数のフィン付伝熱管を束ねる上
下の管寄せにより支持される複数のフィン付伝熱管群を
備え、該フィン付伝熱管群の上部の位置、もしくはフィ
ン付伝熱管群の上部で、上部管寄せよりも下部の位置
に、上記垂直に配列されたフィン付伝熱管のフイン間に
付着堆積した硫酸アンモニウム系化合物およびダストを
水洗除去する洗浄水スプレーパイプを水平に配設し、散
布した洗浄水が上記フイン伝熱管の表面部のフィンとフ
ィンとの間隙部に向かって伝いながら流下する表面流に
調整する手段を設けるものである。
【0006】
【作用】例えば、スパイラル(螺旋状)フィン付伝熱管
において、フィン付伝熱管群の上部に洗浄水を噴射させ
た場合に、洗浄水の一部はフィン先端部より飛散する
が、大部分はフィン先端からフィン先端へと流下してい
くため、従来はフィン間に堆積された硫酸アンモニウム
系の化合物やダスト等の堆積物に対しては洗浄効果は無
いものと考えられていた。しかしながら、垂直に設けら
れたフィン付伝熱管のフィン表面部の洗浄水の流動状態
の詳しい観察によると、フィン先端部を流下していく洗
浄水の水膜の片面は、金属(フインおよびチューブ)と
の接触となり、水膜の他面は自由表面となるため、その
表面張力によって水膜の流れの大部分がフィン間の内側
方向に向い、さらに水膜の流れの一部はフィン間内の表
面を伝って流下することが判明した。上記洗浄水の流れ
の傾向は、フィンとフィンとの間隙部に上記の堆積物が
存在する程顕著に作用することが分かった。他方、フィ
ン間に付着している堆積物の多くは、酸性硫安などの硫
酸アンモニウム系化合物であり、多少の水溶性があるた
め上記の洗浄水の流れの運動エネルギーによる洗浄除去
作用に加えて、堆積物の中の可溶性の硫酸アンモニウム
系化合物の一部が溶解され、それと共に付着しているダ
スト等の堆積物が同時に流動化し除去されるものと考え
られる。さらに、セレーテッド(鋸歯状)フィン付伝熱
管の場合は、上記の効果はいっそう大きくなることが判
った。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。図1は、本発明のフィン付伝熱
管の洗浄装置の上部ヘッダ部の構成を示し、図2
(a)、(b)は、図1のC−C矢視図を示す。図にお
いて、洗浄水スプレーパイプ5は、チューブ2と、スパ
イラル状のフィン3からなる フィン付伝熱管群11の
上部ヘッダ1、1a、1bの下部近傍に水平に設置さ
れ、複数の水洗スプレー6により、フィン付伝熱管群1
1の上部に散水される。散水された洗浄水は、フィン付
伝熱管の上端部におけるフィン3の全周に散水されなく
ても、スパイラルフィンであるので、洗浄水が数十cm
程度流下することによって、フィン3の全周面に洗浄水
の液膜が広がり、フィン間の硫酸アンモニウム系化合物
やダスト等の堆積物を溶解しながら除去することが可能
となる。フィン付伝熱管群11の上部に散水された洗浄
水は、上記現象によりフィン間の堆積物を溶解除去しな
がら流下し、フィン付伝熱管群の下部に設けられた排水
系に導かれ、系外に排出される。洗浄水スプレーパイプ
5は、上部ヘッダ1の上部に設置し、水洗スプレー6を
フィン付伝熱管群の上部ヘッダ1の上部から、伝熱管群
全体に散水し、伝熱管2を伝って各フィン付伝熱管を洗
浄することも可能であるが、伝熱管の洗浄をプラントの
運転停止後、可能な限り早く洗浄を実施し、かつ洗浄停
止期間を短縮するためには、高温の上部ヘッダ1の部分
に、直接散水すると熱応力的に問題が生じるので、比較
的熱変形に耐え易く設計されているフィン付伝熱管の部
分に散水した方がベターである。したがって、洗浄水ス
プレーパイプ5は上部ヘッダ1の側面レベルか、あるい
は上部ヘッダ1の下側に設置することが望ましい。ま
た、フィン付伝熱管群が複数ある場合には、例えば図2
(b)に示すごとく、1本の洗浄水スプレーパイプ5
で、複数の管群に散水して洗浄する構造とすることも可
能である。
【0008】
【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明のフ
イン付伝熱管の洗浄方法によれば、洗浄水スプレーパイ
プの移動、回転等の駆動装置が不要で、洗浄水スプレー
パイプを、垂直に配列された伝熱管群の上部に水平に配
設し、適量の洗浄水を散布して、フイン付伝熱管のフイ
ン間に伝わって流れる液膜流を形成するだけで、上記フ
イン間に堆積された硫酸アンモニウム系化合物を溶解除
去できると共に、ダスト等の堆積物も同時に流動化され
て流出除去することが可能となるので、フイン付伝熱管
の腐食を防止すると共に、熱交換効率の向上をはかるこ
とができる。また、垂直に配列するフイン付伝熱管から
なる熱交換器の計画が自由となり、かつ経済的な設計が
可能となり、従来の洗浄水スプレーパイプの移動あるい
は回転を行う駆動装置ならびに保守、点検が不要とな
り、簡易で洗浄能力の大きい安価なフイン付伝熱管の洗
浄装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で例示したフイン付伝熱管の洗
浄装置の構成を示す模式図。
【図2】図1のC−C矢視図で、洗浄水スプレーパイプ
の配置構成を示す模式図。
【図3】本発明の実施例で例示したフイン付伝熱管の洗
浄の原理を示す説明図。
【図4】従来のフイン付伝熱管の洗浄装置の構成を示す
模式図。
【図5】図4のA−A矢視図。
【図6】従来のフイン付伝熱管の洗浄装置の他の構成を
示す模式図。
【図7】図6のB−B矢視図。
【符号の説明】
1、1a、1b…上部ヘッダ 2、2a、2b…チューブ(伝熱管) 3、3a、3b…フイン 4…下部ヘッダ 5、5a、5b…洗浄水スプレーパイプ 6…水洗スプレー 7a、7b…連絡管 8…洗浄水の径流(垂下流) 9…洗浄水の表面流 10…付着物(堆積物) 11…フイン付伝熱管群

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排ガス中にアンモニアを注入し無害の窒素
    に還元する脱硝触媒層を有し、上下の管寄せにより垂直
    に配列された複数のフィン付伝熱管を支持する構造の排
    熱回収系において、上記フィン付伝熱管のフイン間に付
    着堆積した硫酸アンモニウム系化合物およびダストを水
    洗除去する洗浄方法であって、上記垂直に配列されたフ
    ィン付伝熱管群の上部に洗浄水スプレーパイプを水平に
    配設して、洗浄水が各フィン付伝熱管のチューブに対し
    垂直方向に、かつフィンに対しては直角方向に滴下され
    るように調整すると共に、洗浄水がフィン表面を伝って
    フィンとフィンの間隙部に向かって伝いながら流下する
    表面流を形成して、フィン間の堆積物の除去を行うこと
    を特徴とするフィン付伝熱管の洗浄方法。
  2. 【請求項2】排ガス中にアンモニアを注入し無害の窒素
    に還元する脱硝触媒層を有する排熱回収装置において、
    該排熱回収装置内には、垂直に配列された複数のフィン
    付伝熱管を束ねる上下の管寄せにより支持する構造の複
    数のフィン付伝熱管群を備え、上記フィン付伝熱管群の
    上部、もしくはフィン付伝熱管群の上部で、上部管寄せ
    よりも下部の位置に、上記垂直に配列されたフィン付伝
    熱管のフイン間に付着堆積した硫酸アンモニウム系化合
    物およびダストを除去するスプレーパイプを水平に配設
    し、かつ散布した洗浄水が上記フイン伝熱管の表面部の
    フィンとフィンとの間隙部に向かって伝いながら流下す
    る表面流に調整する手段を設けたことを特徴とするフイ
    ン付伝熱管の洗浄装置。
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