JPS6243081B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラーなどの廃熱回収装置により
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SOxによつて腐蝕されるのを防止する
ようにした廃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、給水熱交換器の伝熱面
等が燃焼排ガス中の硫黄酸化物SOxによつて腐蝕
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（燃焼中の硫黄含有量によつて
も相違するが、一般に140℃前後）以上あつたと
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、この結果硫酸に変化し
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。しかし、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
排ガス温度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如何によつては、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（Dew point）温度以下になつて、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
目詰り等を生じてヒートパイプの耐用性を損うと
いつた問題は解消しない（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
吸熱作用によつて、燃焼排ガス温度Tgが低下し
すぎ、このため後方の煙道あるいは煙突内部を硫
黄酸化物SOxによつて腐蝕させるといつた問題も
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、もつて、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SOxによる腐蝕から
保護し得る新たな排熱回収装置を提供することを
目的とするものである。

そこで、以下に本発明の詳細についてその実施
例をもとに説明する。

第２図は、本発明が適用される給水加熱設備の
概要を説明する図であり、Ａはボイラー４２から
煙突４３に到る燃焼排ガスダクト４１の経路内に
設けた廃熱回収装置で、その詳細については第３
図以降の図面によつて逐一説明してゆくが、燃焼
排ガスの熱エネルギを受け取る受熱部２と、ボイ
ラー４２への供給水を加熱するための液体流路の
一部をなす給水加熱部１とによつて構成されてお
り、この給水加熱部１の給水側には、給水ポンプ
P₁と流量調整弁Ｖを介してバランスタンク９１か
ら伸びる給水管６が接続し、また、この排水側に
は、後述する可動セキ５を介して給水加熱部１内
の加熱水をバランスタンク９１へ戻す排水管７が
接続している。１１は給水加熱部１と受熱部２を
区画しているステンレス鋼等の耐蝕性に富んだ金
属からなる隔壁で、ここには、上記両部１，２に
それぞれ放熱部と吸熱部をのぞませた多数のヒー
トパイプ３が強固に固定されている。なお、図中
符号９２はバランスタンク９１内へ水を補給する
ための給水タンク、P₂はバランスタンク９１内の
水をボイラー４２へ給送するための給水ポンプ、
P₃はバランスタンク９１へ水を補給するための補
給水ポンプをそれぞれ示している。

第３図は、本発明の特徴部分をなす給水加熱部
１の概要を示すものであり、１４は給水加熱部１
内の給水管６接続部近傍に取付けられた金網もし
くはパンチングボード等からなるバツフルで、給
水加熱部１内に流入した水の流れを均一にして各
ヒートパイプ３に接触させる機能を有している。
５は給水加熱部１の排水側に設けられた底面にま
で達する開口部１２を塞ぐ可動セキで、サーボモ
ータＭ（もしくは比例ソレノイド等）に駆動され
て上下動し、給水加熱部１内の水位をその上縁に
よつて決まる高さに設定して、ヒートパイプの放
熱側有効伝熱面積を受熱量に応じて調整するもの
である。Ｓは、この可動セキ５の高さを決定する
温度検出用センサーで、最も表面温度の低いヒー
トパイプ３、つまり、受熱部２のガス出側で、か
つ給水側に位置するヒートパイプ３の吸熱側表面
に貼りつけられた測温抵抗素子からなり、この出
力信号は増巾器８１を介して比較回路８２に入力
し、ここからの出力信号によつて上記サーボモー
タＭを制御するようにしている。なお、図中符号
１３は、可動セキ５の排出側下方に設けた余剰水
受けで、可動セキ５を下げた際、一時的に排出さ
れる多量の水を収容しておくダンパー機能を有し
ている。

次に、上述した実施例の作動を第３図及び第５
図によつて説明する。

ボイラー４２をその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は十分に高いため、可動セキ５を最上方に
位置させて、最大限の熱交換作用を行わせても、
ヒートパイプ３の吸熱側表面温度Tmは、硫黄酸
化物SOxの露点温度以上を維持している。

夜間等において、ボイラー４２の負荷を例えば
70％以下に低下させると、燃焼排ガス温度Tgの
低下とともにヒートパイプ３の吸熱側表面温度
Tmも低下し、この温度Tmは温度検出用センサ
ーＳにより検出され、電気的信号に変換されて比
較回路８２に入力する。上述したように、この比
較回路８２には、燃料用重油によつて決まる危険
温度、つまり、硫黄酸化物SOxの露点温度（通常
は140〜145℃）に応じて設定された基準信号Ｖ_R
が入力しているから、両信号はここで比較され、
ヒートパイプ３の表面温度Tmが設定温度以下に
なると、この比較回路８２からの出力信号によつ
てサーボモータＭが作動を始め、上記した可動セ
キ５をある一定のレベルまで下げる。これによ
り、給水加熱部１内の水は可動セキ５の上縁を越
えて新たな水位に達するまで流出し、ヒートパイ
プ３の有効伝熱面積、つまり、ヒートパイプ３と
水との接触面積を減少させる。また、この際の一
時的な流水は排出側下方に設けた余剰水受け１３
内に収容され、ついで徐々に排水管７からバラン
スタンク９１へと回収される。一方、この水位の
低下によつて給水加熱部１の流路断面積は減少
し、この結果、給水加熱部１内の流速は増してヒ
ートパイプ３の放熱量は増加することになるが、
水位の低下に伴うヒートパイプ３の有効伝熱面積
の減少は、放熱量の増加をはるかに上回るから、
ヒートパイプ３の吸熱側表面温度Tmは再び上向
きに転じて危険温度を脱し、また、燃焼排ガスも
その温度降下を弱めることになる。他方、ヒート
パイプ３の表面温度Tmが硫黄酸化物SOxの露点
温度近くになつた場合においても、吸熱部２を通
過した燃焼排ガスの温度Tgoは、それより数10℃
高い温度を保つているから（第５図参照）、この
ガスがダクト４１及び煙突４３を通過する間に多
小温度が低下しても、露点温度以下になるような
ことはない。なお、表面温度検出センサーＳの出
力信号が基準信号Ｖ_Rをある程度上回つた場合に
は、周知の回路構成によつて、サーボモータＭに
上述と逆の動作を行わせるようにしてあることは
云うまでもない。

第４図は、側面に排水孔５′ａを穿設した筒状
の可動セキ５′を用いた給水加熱部１の実施例を
示すものであるが、これ以外に、筒状の可動セキ
５′の上縁より水を排出するような構造を採るこ
ともできる。

なお、以上は、ボイラー給水加熱装置の例で本
発明を説明してきたが、本発明はこの種の装置へ
の適用に限用されるものでなく、例えば、追焚き
装置が付加されているような温水製造機に適用し
た場合には、給水量を常に一定に保つことを特徴
とする本発明の利点がさらに効果的に発揮され
る。また、以上の説明は、給水量が一定であるこ
とを前提にしたものであるが、ボイラー負荷を低
下させる夜間等においては適宜流量調整弁Ｖを絞
つて、給水量を減らすこともできる。

以上述べたように本発明によれば、ヒートパイ
プ吸熱側表面温度検出手段の検出温度が硫黄酸化
物の露点温度附近に達した点で出力する制御信号
によつて、液体流路内の水位を調整する可動セキ
を作動させるようにしてあるので、ヒートパイプ
の表面温度に応じてその有効伝熱面積を変化さ
せ、硫黄酸化物SOxによる腐蝕を回避しつつ、そ
の廃熱回収作用を最大限に発揮させることができ
る。また、このヒートパイプの表面温度を管理す
ることにより、燃焼排ガスの温度を硫黄酸化物
SOxの露点温度以上に維持させることができるか
ら、この排ガスが以降の煙道等を通過する間に温
度低下をきたしても、これによる煙道等の腐蝕を
も同時に阻止することが可能となる。

さらに、可動セキ部材によつて、給液量を一定
に維持しつつ、液体流路内の水位のみを調節し得
るから、水位を変動させた際の吸熱量の変動を小
巾に抑えることができて、ヒートパイプの表面温
度を一定に維持することが可能となるほか、特
に、給水量を一定に保たなければならないような
温水製造機等に最適な装置を提供し得る。

【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
ートパイプの吸熱側表面温度、給水加熱温度との
関係を示す図、第２図は、本発明が適用される給
水加熱設備の概要を示す図、第３図、第４図は、
いずれも本発明の実施例を示す装置の概要図、第
５図は、本発明によつてもたらされるボイラー負
荷と燃焼排ガス温度、ヒートパイプの吸熱側表面
温度、給水加熱温度との関係を示す図である。 １……給水加熱部、１２……開口部、１３……
余剰水受け、１４……バツフル、２……吸熱部、
３……ヒートパイプ、４１……ダクト、４２……
ボイラー、５，５′……可動セキ、６……給水
管、７……排水管、８２……比較回路、Ｓ……温
度検出用センサー、Ｐ……給水ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ヒートパイプ群を用いて燃焼排ガスの熱を流
   体流路内の液体に伝達する形式の廃熱回収装置に
   おいて、吸熱側におけるヒートパイプの表面温度
   検出手段と、該検出手段の検出温度が硫黄酸化物
   の露点温度附近に達した点で制御信号を出力する
   制御信号発生手段と、上記液体流路の排出側に位
   置し、上記制御信号によつて作動して該液体流路
   内の水位を調整する可動セキ部材を備えてなる硫
   黄酸化物による腐蝕を防止する廃熱回収装置。