JPS61501107A - 熱回収装置 - 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】 熱回収裟η 本発明；よ、ガスグクに内に設けら０た熱交換器の一次側を通して導かれる硫黄 含有煙道ガスＢよび／または有＠酸を含む１道ガスのような腐蝕性ガスより熱を 回収する４熱回収装置に関するものである。

石油、石炭、およびこれらと類似の硫黄含有燃料を燃焼させた場合に（よ、その 煙道ガスは、通常、その燃料の負焼熱の約１０〜１５パーセントを含んで：ハる 。したがって、この煙道力スを冷却し、エネルギーをできるだけ回収するために 大きな努力が払われている。しかしながら、この煙道ガスを導く熱交換器内にお いて腐蝕の問題が発生する。この煙道ガスと接触する熱交換器の表面の温度が酸 のε県以下に氏下し水の露点息下に下がるまでにおいて、熱交換器の表面に対し て最大の、腐蝕作用が起こることが知られている。

通常の燃料に対し煙道ガスの熱の多くの部分を回収するには、この煙道ガスを酸 の露点以下に冷却することが必要であり、それに伴う腐蝕の問題の解決が必要と なる。

踵々の用途分野において知られているように、煙道ガスダクト内に設置された熱 交換器の表面は、ガラス、セラミック、その他の耐蝕材料を用いろことにより腐 蝕から保護されてし）る、じか１７ながら、このような熱交換器：よ高価であり 、たとえば管端部のノールの問題によって製造が困難であろ′。

主χ製の安価な熱交換器を用いた場合に；よ、従来より冷却装置の表面保護が大 きな問題となっており、できるだけ多くのエネルギーを回収するための方法の改 良が必要とされている。

煙道ガス内に水を噴霧することによって煙道ガスの水の露点を上昇させろことが 可能である。この方法は、冷却面上に凝縮酸の液滴が形成されろ際の酸濃度を低 下させることができる。しかしながら、煙道ガス内および／また：よ冷却面上に 水を噴霧した場合には、煙道ガスの温度が著しく低下して低質の廃熱（水の露点 以下）の割合が増加し、当初に高温で得らＲ７１ｒ＆値の高し）廃熱の多くを失 うことになる。

熱交換によって煙道ガスから回収されるエネルギーは、煙道ガスのエンタルピー の関数である。この総エンタルピーは、ｉ　−ｉ　＋ｉ　によって精度よく表わ すことができろ。ここで１．−よ乾燥熱、１１．７は水蒸気の凝縮熱である。

したがって、本発明の主たる目的；よ、−ａ用途において、鳩工学面に関し、で きるだけきびしい制約の下に１□、とＩｖａｔの両方を回収できろ多目的の熱回 収方法ならびに装置を提供することにある。、腐蝕問題のために理想的な熱工学 的特性を犠性にすることは許されなし１゜この目的：よ、熱交換手段が正常な動 作を行なっている際に、少なくとも、腐蝕性ガスの温度が水の露点より高い場合 に、熱交換手段の表面に調整可能な保護薄膜を反復して施すことによって表面を 、腐蝕から保護する手段を有することを待機とする熱交換装置を用いろ本発明に よって達成される。

本発明（よ、煙道ガスから熱を回収するための熱工学的能率が高く、実用的見地 からαめて弾力的で応用範囲の広′、）方法なら０・°二装置や主たる目的とす るとともに、煙道ガスからＳＯ２のような環境有害物質を除去する方法も備丸で Ｌ）ろ。煙道ガスのこの清浄化は、熱交換器と湿式洗浄藷とを組み合わせた第二 段の回収装置を用いろことによって達成される。洗浄液としては、アルカリ性排 水が得られろ場合にはその排水を用−）ろことができ、それによって、たと丸ば 都市処理施設に送る前にアルカリ排水を中和することが可能となる。これは、第 一および第二凹収段において熱交換器に設けられた自動自己洗浄機能によって可 能となる。

本発明の実施例は請求の範囲の実悔態様項に記載さｎて′、、）ろ。

本発明の実施例は添付した図面：こ開示されて２石。

第１図；よ本発明の熱交換器の１０２２図を模式的に示したものである。

第２図は熱交換器を通って流れろ媒体の温度とエンタルピーレベルの関係を示す 線図である。

第１図は第−熱交換装丁ならびに第二熱交換器■よりなるブロック図を示してい る。たとえばボイラーからの・煙道ガスは本発明装置の入口に導かれろ。煙道ゴ ス（よ当該装置を通過し、排出ガスは煙突に導つ）れろ、この煙突が通常の煉瓦 で作られて苧、）石場合に（よ、湿った排出ガスが煙突を損傷することがある。

したがって、耐酸材料で作られ、既存の煙突の外側に固定された別の煙突が設け られろ。第１図から明らかなように、熱交換装置（よ煙道ガスダクト１を有し、 硫黄含有煙道ガスおよび／または有機酸を含む煙道ガスはこのダクトを通って導 かれろ。

熱交換器内で使用済みの排水を清浄化するために、たと丸ば本出願人によるスニ ーデン特許５ｏ、８００６３８９−４に記載されている型式の洗浄装置２が設け られている。後に詳述するように、煙道ガス（よ、第−室３および第二室４から なる煙道ガスダクト１の入口を通って導かれるとともに、このガス（よ第−室３ および第二室４内においてそれぞれノズル５および６によって噴霧液で処理され ろ。

ダクト内には少なくとも一１面のファン７を設けることが望ましく、ファン７は 回収／ｉ先７？装置内における力゛スの圧力損失を補償するために用いられる。

煙道ガスを既存の煙突に直接導くために煙道ガスダクト８が配設されている。こ の壇道ガスダクト内の通気バルブ９，１０および１１を調節することにより、煙 道ガスを任意に既存の煙突に導くことができろとともに、全部または一部を本発 明の熱交換装置の熱交換器１および■を含むバイパス煙道ガスダクトに導くこと ができろ。

煙道ガスダクト１の入口に設けらｚまた通気バルブ１０は、通常、それぞれの燃 ′Ａ室内において一定の望ましい通気量が保たれろように調節されろ。

大量のアルカリ性排水が掃らｎるプラントにおいては、この排水を第一熱交換器 ■の保護液として（添加剤を用し）、あるいは用いずして）、および（湿式）第 二熱交換器■の洗浄液として用いることができ、それによって煙道ガスならびに 排水の両方を中和することができろ。アルカリ排水はアルカリ含有量を検知する 制卸手段を通すことができる。排水があらかじめ定められたアルカリ度を持たな い場合には、中和剤および防蝕剤（ブタノールアミン、ＮａＯＨ，Ｍｇ０）を添 加することができる。

二つの熱交換器を用い、第二熱交換器内において大量のアルカリ液または排水を 噴霧することが可能の場合４こは、第−熱交換器の表面に少量の上記アルカリ液 を噴霧し、第二熱交換器において煙道ガスから凝縮熱を吸収するごとができろ。

計量装置１２がダクト、１の室３および４内の噴霧ノズル５および６にポンプを 経て接続されている。アルカリ排水；よ、ポンプ１４によってライン１２から洗 浄装置２へ、さらにライン１３を経てそれぞれ熱交換器■および■内に設けられ たノズル５および６ならびにノズル１５および１６に供給されろ。本出願人によ るスエーデン持：！Ｆｋ　８００６３９０−４に記載されたように、ノズル１５ および１６は熱交換器上を注夏運動するように配設さズ１ている。１７，１８， １９および２０は煙道ガスに噴霧されろアルカリ液の量を制剤するコントロール スロットルバルブであり、２１および２２はノズル１５および１６が熱交換器内 に移動したときのみに開くストップバルブである。第二熱交換器■の後には液滴 分離Ｎ２３が取り付けられている。図に示すように（ライン２４および２５参照 ）、液滴分ａ器２３が不適当の場合には、追加の煙突に液滴分子！ｓ器として（ 動（適当な機構を取り付けることができろ。中和されたアルカリ液は熱交換器か らライン２４および２５ならびにライン２７８よび２８を経てタンク２６に返送 されろ。中和済み液は次いでポンプ３０によってライン２９を経て排水出口に送 られる。洗浄装置２への入口にはバイパスライン３１が接続され、湿式洗浄器内 の噴霧液の意を洗浄装置に供給されろアルカリ液の量より多くしなければならな し）場合には、タンク２６からの液がバイパスライン３１に対して開く三方バル ブ３２を通して導かれる。洗浄装置２のタンクおよび排水タンク２６に（よそれ ぞれレベルセンサー３３および３４が設けられている。冷水がポンプ３５および ライン３６を通して第二熱交換器■ならびに熱交換器■からライン３６を通して 第一熱交換器Ｉに導かれている。加熱された水（よライン３８を経て熱交換器■ から消賀者に送られ、空間加熱用として用いられる。

熱交換器■および■の二次側を通る吸熱媒体のそれぞれの流量Ｑ、およびＱｌｌ の大きさく第２図参照）は、工程上の清浄な熱水の必要量ならびにその他の利用 可能なフィードバックオプションを含む実際のシステム全体の制約条件の下で回 収熱が最大になるように制御されろ。

第２図に示すように、熱交換ＭＩの一次側入口の温度はＴ７、出口温度はＴ６で ある。熱交換器■においては、入口１度がＴ６、出口温度がＴ５である。第二熱 交換器Ｈの二次側を通る吸熱媒体の入口１度＋、ｔＴ、、出口温、亥１よＴ２で ある。第−熱交換器上を流れる吸熱媒体の入口温度はＴｏ、出口温度（よＴ４で ある。

第２図は二つの熱交換器におけろ温度Ｔおよびエンタルピーｌの推移を模式的に 示したものである。第二熱交換器■を流量Ｑ１．て流れる吸熱媒体の温度は温度 Ｔ、から温度Ｔ２に上昇し、第一熱交換器Ｉを流量Ｑ１で流れる吸熱媒体の温度 は温度Ｔ、から温度Ｔ４に上昇する。もし熱交換ｖｊＩおよび■にライン３４を 通して同じ吸熱媒体が流れれば、熱交換器■内の温度はライン３７を経て第１図 に示すように、温度Ｔ、から温度Ｔ４に上昇することになる。

第１図に示すように、硫黄含有煙道ガスおよび／または有機酸含有煙道ガスは、 好ましく（よ第一熱交換器■内において酸の露点を通過し、第二熱交換器■内に おいて水の露点を通過するように熱交換器の一次側を流れて５）る。

運転時には熱交換面に保護液が塗布され、表ｉを腐蝕から保護する。これはｎ記 スニーデン特許Ｎα８００６３９０−２に記載されているように、熱交換器■お よび■に組み込まれた最新の自動洗浄ならびに液体分散機構によって可能となる 。このような熱交換器（よ、過去数年来、繊維、洗濯、不織布、洗剤ならびに同 種の産業において、たと丈ば乾燥および定着工程からの熱回収に広く月−）られ ている。現在の用途分野においては、熱交換面をすすおよび排水沈降物から保護 するのみならず（洗浄装設■）、運転時および随時に熱交換面に防蝕膜を施すた めに、この独特で実績のある熱交換器を利用している。しかしながら、表面に噴 霧する液によって第一熱交換器■の温度が低下し過ぎないことが重要である。し たがって、正確に調節された少ミの防蝕液を表直に薄膜として塗布することが重 要である。防蝕液の塗布】よ運転中に反復して行わ１１、用？・る液：よ次の処 理との間に十分な保護、石が熱交換器の表面に保持さて１ろことが望まし−）。

また、この保護ｌ（よ、熱￥換器■および■の胃の表面に冶って萱清浄化手段が 容易に動くように潤滑作用も与丸ろことが望ましい。

？Ａ交換器の数を一個のみから三個以上に修正できろことを理解する必要がある 。

熱交換器の表面に塗布する液体は、上述のように、最小の量を第一熱交換器■に 供給することが重要である。

熱交換器の表面に塗布されろ防蝕液の層は瓶めて薄いため、煙道ガスから吸熱媒 体への熱伝導を妨げろこと（よない。

図面中には向流方式が示されているが、液体およびガス（よ互いに別の方向に流 すことができろ。この熱交換器を既存のプラントに設置する場合には、条件によ ってζよ他の流れの方式を用いなければならないことがある。しかしながら、熱 力学的にみれば、向流方式が最も効率が高い。

本発明による熱回収装置の用途は煙道ガスに限られるものではなく、他の腐蝕性 ガスからの熱回収にも用いられろ。

上記ならびに図面に示された本発明は、請求の範囲内において変更することが可 能である。

１　′Ｓ　１　存　糾　牛

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．ガスダクト（１）内に設けられた熱交換手段（Ｉ，ＩＩ）の一次側を通して 腐蝕性ガスを流し、この熱交換手段（Ｉ，ＩＩ）の正常な動作中において、少な くとも前記腐蝕性ガスの温度が水の露点を越える場合に前記熱交換手段の表面に 保護性の制御可能な薄膜を反復して塗布することにより前記表面を腐蝕から保護 する手段を有することを特徴とする硫黄含有煙道ガスおよび／または有機酸を含 む煙道ガスのような気体より熱を回収する熱回収装置。
2. ２．前記薄膜が液体から成り、この液体がそれによって可能な限り少ない熱が奪 われるような量で前記表面に噴霧されることを特徴とする請求の範囲１記載の装 置。
3. ３．前記熱交換手段の二次側を流れる吸熱媒体の量が、ガスの温度が第一段にお いて酸の露点を越えて下降し第二段において水の露点を越えるように前記熱交換 手段を通過する量との関係を有することを特徴とする請求の範囲１または２記載 の装置。
4. ４．前記熱交換手段が互いに接続された第一および第二熱交換器より成り、第一 熱交換器内において酸の露点を通過し、第二熱交換器内において水の露点を通過 することを特徴とする請求の範囲１ないし３記載の装置。
5. ５．前記気体および前記吸熱媒体が前記熱交換手段を通して向流方式により流れ ることを特徴とする請求の範囲１ないし４記載の装置。
6. ６．前記腐蝕性ガスが硫黄含有煙道ガスおよび／または有機酸を含む煙道ガスで あり、腐蝕性ガスを中和し前記表面を腐蝕から保護するために前記熱交換手段が その熱交換面上にアルカリ性液体を噴霧する噴霧手段を有することを特徴とする 請求の範囲１ないし５記載の装置。
7. ７．前記アルカリ性液体がアルカリ性排水であって、アルカリ含有量を検知する 制御手段を通過した後に前記表面上に噴霧されることを特徴とする請求の範囲６ 記載の装置。
8. ８．前記第一および第二熱交換器の前記表面上に異なる量の前記アルカリ性液体 を噴霧するためのバルブ手段を設けることを特徴とする請求の範囲４ないし７記 載の装置。
9. ９．第一熱交換器の前記表面上に少量のアルカリ性液体を噴霧し、第二熱交換器 の前記表面上に大量のアルカリ性液体を噴霧することによりこの第二熱交換器内 において前記煙道ガスより凝縮熱を吸収することを特徴とする請求の範囲８記載 の装置。