JPS599834B2 - 硫黄酸化物による腐蝕を防止する廃熱回収装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラーなどの撥熱回収装置、より詳しくは
、熱交換器の伝熱面等が燃焼排ガス中の硫黄酸化物ＳＯ
ｘによって腐蝕されるのを防止する撥熱回収装置に関す
る。

硫黄を含んだＣ重油等を燃料とするボイラー、工業炉あ
るいは硫黄酸化物ＳＯｘを排出する怖れのある焼却炉等
においては、給水熱交換器等が燃焼排ガス中の硫黄酸化
物ＳＯｘによって腐蝕される問題が従前より指摘されて
いる。

すなわち、一般的な給水熱交換器の伝熱コイル表面温度
は、通常給水温度を若干上廻る程度であるため、煙道内
を流れる燃焼排ガスの温度が例え硫黄酸化物ＳＯｘの露
点温度（燃料中の硫黄含有量によっても相違するが、一
般に１４０℃前後）以上あったとしても、この燃焼排ガ
スが伝熱コイル表面に接触した際に温度低下をきたして
含有する硫黄酸化物ＳＯｘをこの面に凝縮させ、この結
果硫黄に変化した硫黄酸化物ＳＯｘが伝熱コイル表面を
腐蝕させるものと考えられている。

このような腐蝕問題を解決するために、受熱側の温度に
近い温度を維持するヒートパイプの恒温特性を利用した
排熱回収装置が、例えば実公昭５５−１８６４１号公報
等で提案されてきているが、負荷変動を伴うようなボイ
ラー等に上記した装置を施した場合には、燃焼焼ガス温
度Ｔｇに比例してヒートパイプの吸熱側伝熱コイル表面
温度Ｔｍも変化するため、燃焼排ガス温度Ｔｇ如何によ
っては、第１図に見られるように、その表面温度Ｔｍが
硫黄酸化物ＳＯｘの露点（Ｄｅｗｐｏｎｉｔ）温度以下
になって、前述したと同様の伝熱コイル表面の腐蝕が発
生し、コイルの目詰り等生じてヒートパイプの耐用性を
損うといった問題は解消されない（なお図中符号Ｔｇｉ
はガス入側温度、Ｔｇｏはガス出側温度、Ｔｗｏは給水
出側温度、Ｔｗｉは給水入側温度をそれぞれ示している
）。

また、この排熱回収装置を通過する際の吸熱作用によっ
て、燃焼排ガス温度が低下しす〆、このため後方の煙道
あるいは煙突内部を硫黄酸化物ＳＯｘによって腐蝕され
るとＧりた問題も依然として存在する。

本発明は、かかる問題点に鑑み、ボイラーなどの負荷変
動の如何にかかわらず、ヒートパイプの吸熱側表面温度
を常に硫黄酸化物ＳＯｘの露点温度以上に保ち、もって
、その腐蝕を未然に阻止するとともに、燃焼排ガス温度
に応じた吸熱作用を行わせて煙道などを硫黄酸化物ＳＯ
ｘによる腐蝕から保護し得る新たな排熱回収装置を提案
することを目的とするものである。

そこで、以下に本発明の詳細を図面に基づいて説明する
。

第２図は本発明の一実施例をなす撥熱回収装置の概略構
成図であり、１はボイラーから煙突に到る燃焼排ガスダ
クトの経路内に設置した撥熱回収装置で、との撥熱回収
装置１は燃焼排ガスの持つ熱エネルギを受け取る受熱部
２と、ボイラーへの給洪水を加熱するための給水加工部
３とによって構成され、これら両者を区画するステンレ
ス鋼等の耐蝕性金属からなる厚板４には、受熱部２と給
水加熱部３にそれぞれ吸熱部と放熱部をのぞませた多数
のヒートパイプ９が強固に固定されている。

３１，３１はヒートパイプ９群を横切る方向に給加熱部
３内を区画する２枚の隔壁で、厚板４から突出したヒー
トパイグの放熱側は、図示しないパッキンギを介して隔
壁３１に穿設されたバカ孔内に緩く挿通されており、こ
れによってヒートパイプ９の膨張、収縮による給水加熱
部３の破損を防いでいる。

さらに、これらの隔壁３１，３１によって区画された水
室３ａ，３ｂ，３ｃには、図示しないボイラーへの給水
用バランスタスクかラ循環ポンプＰ１と流量調整弁ｖ１
を介して延びてきた３本の送水管Ｓ ａ ｔ ６ ｂ
，５ ｃが接続し、またこれら各水室３ａ，３ｂ，３ｃ
の上部には、バランスタン、クへ向けて延びる３本のオ
ーバーフロー管７ａ，７ｂ，７ｃが取付けられている。

Ｖ６ａ，ｖ６ｂは上方の水室３ａ ， ３ｂ内に給水す
る上記第１、第２の送水管６ａ ，６ｂに設けられた給
水自動弁で、受熱部２のガス出口付近に配設された図示
しない燃焼排ガス温度検出用センサーの出力信号によっ
て作動が制御され、燃焼排ガス出側温度Ｔｇｏが予じめ
設定された温度、例えば１８０℃以下になるとまず第１
の給水自動弁Ｖ５ａが作動して第１の水室３ａ内への給
水を止め、燃焼排ガス出側温度Ｔｇｏがさらに低下する
ような場合には第２の給水自動弁ｖ６ｂが第２の水室３
ｂ内への給水を停止するよう作動する。

８ａ，８ｂは上記第１、第２の水室３ ａ ，３ ｂの
底部に設けた排水管で、これらの管ａａ＞ａｂには第１
、第２の給水自動弁Ｖ５ａ，Ｖ５ｂと連動して開弁ずる
排水自動弁ｖ８ａ，ｖ８ｂが設けられている。

なお、図示は省略してあるが、第３の水室３ｃの下方に
は、負荷側回路を経て凝縮したボイラー２の蒸気を導入
するドレイン導入口が設けられ、給水加工部３内の水を
高温のドレインによって予熱する構造が採られている。

次に、上述した装置の作動について説明する。

ボイラーを定格出力に近い状態で作動させる通常の使用
状態においては、燃焼排ガス温度Ｔｇは十分に高く、循
環ポンプＰ１によって送られたバランスタンク内の水は
、３本の送水管５ａ，５ｂ，６ｃを介して給水加熱部３
内の３つの水室３ａ＞３ｂ，３ｃに均等に供給されてい
る。

したがって、との撥熱回収装置１内に設けられた全ての
ヒートパイプ９は、各水室３ ａ ，３ ｂ ７ ３
Ｃ内に供給された水と十分に接触を保ち、受熱部２で受
け取った燃焼排ガスの熱をもって供給水を最大限に加熱
する。

この状態にεいては，上記の熱交換作用によってヒート
パイプ９の吸熱側伝熱コイル表面温度Ｔｍが低下しても
、燃焼ガス温度Ｔｇが十分に高いため，コイル表面に硫
黄酸化物ＳＯｘが凝縮するようなことはない（第４図）
。

次に、ボイラーの負荷を例えば８０％以下に低下させた
場合には、燃焼排ガス温度Ｔｇもこれについて低下し、
受熱部２出口側においては、このガス温度Ｔｇｏが例え
ば１８０℃に設定された設定温度以下に降下する（第３
図）。

この状態は直ちに燃焼排ガス温度検出用センサーによっ
て検出さ４れ、この検出出力により第１の送水管６ａの
給水自動弁Ｖ６ａを閉じると同時に、排出管８ａの排出
自動弁Ｖｇａを開弁し、さらに流量調整弁■１を絞って
その給水量を２／３に減じる。

この結果、バランスタンク内の水は第２、第３の氷室３
ｂ，３ｃのみに供給されることになって、ヒートパイプ
９の有効伝熱面積は今へに減少し、吸熱量の減少に伴っ
て燃焼排ガス出側温度Ｔｇｏは、第３図に見られる如く
その下降を停正し、その後の燃焼排ガスダクト及び煙突
内で多少の温度低下をきたしても，これらの壁面び流薫
酸化物ＳＯｘによって腐蝕されることはな・い。

夜間等において、ボイラーの負荷をさらに低下させると
、上述した操作にもかかわらず燃焼排ガス出側温度Ｔｇ
ｏは再び低下をはじめる。

この状態は燃焼排ガス温度検出用センサーによって再び
検出されることとなり、これに伴って第２送水管６ｂの
給水自動弁Ｖ５ｂは閉じ、排水管の排水自動弁ｖＢｂは
開いて第２の水室３ｂ内の水は排出される。

この結果、ヒートパイプ９の有効伝熱面， １ 積はさしに／３減少し、この吸熱量の低下によって燃焼
排ガス出側温度Ｔｇｏの降下を阻止すると同時に、自己
のガス側表面温度Ｔｍを硫黄酸化物ＳＯｘの露点温度以
上に維持する（第３図）。

なお、上述した実施例では、給水加熱部３内を３個の水
室３ａ，３ｂ，３ｃに区画しているが、この区画数をさ
らに増加させれば、燃焼排ガス温度に応じた吸熱量制御
をより高精度に行わせることができ、また、装置をより
簡単にするには、氷室の数を２個にして、一方の氷室に
のみ給排水制御手段を構じればよい。

以上述べたように本発明によれば、ヒートパイプの放熱
部が位置する液体流路内に、ヒートパイプを横切る方向
の幾つかの液室を設け、これらの液室のうちの少くとも
１つに燃焼排ガス温度に応じて制御される給排水手段を
設けたので、燃焼排ガス温度に応じて個々のヒートパイ
プの有効伝熱面積、つまり個々のヒートパイプの吸熱量
を給排水操作のみによって等しく調節することができ、
ボイラー等の負荷変動如何にかかわらず燃焼排ガス温度
を常に硫黄酸化物の露点温度以上に維持して、ヒートパ
イプの表面あるいは煙道等を硫黄酸化物による腐蝕から
回避させ、さらには、ボイラー等に使用した場合、その
負荷に対応した量の液体を等しく加熱することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ボイラー負荷と燃焼排ガス温度、ヒートハイ
プのガス側表面温度、給水加熱温度との関係を示す図、
第２図は本発明の一実施例をなす装置の概要を示した斜
視図、第３図は同上装置により制御された状態の各部の
温度関係を示す図である。 １・・・・・・撥熱回収装置、２・・・・・・受熱部、
３・・・・・・給水加熱部、３ａ，３ｂ，３ｃ・・・・
・・水室、６ａ，６ｂ，６ｃ・・・・・・送水管、？ａ
ｔ７ｂｔ７ｃ・・・・・・オーバーフロー管、８ａ，８
ｂ・・・・・・排水管、Ｖ６ａ，Ｖ６ｂ・・・・・・給
水自動弁、Ｖ ８ ａ ，Ｖ ８ ｂ・・・・・・排水
自動弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼排ガスと加熱すべき液体間の熱搬送手段にヒー
   トパイプを用いた撥熱回収装置において、ヒートハイプ
   群が位置する液体流路内を、該ヒートパイプ群と直交す
   る少くとも１つの隔壁により区劃するとともに、上記隔
   壁によって区画された複数の液室のうちの少くとも１つ
   に、上記燃焼排ガス中の硫黄酸化物の露点温度を基準と
   して設定された少くとも１つの設定温度において出力す
   る燃焼排ガス温度検出手段により制御される給排水手段
   を設け、上記燃焼排ガス温度に応じて上記液体流路内に
   おけるヒートパイプの有効伝熱面積を変動させることに
   より、ヒートパイプの表面温度及び燃焼排ガス出側温度
   を硫黄酸化物の露点温度以上に維持することを特徴とす
   る硫黄酸化物による腐蝕を防止する撥熱回収装置。