JPWO2004042280A1 - 排ガス処理装置 - Google Patents

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Abstract

排ガス処理装置には燃焼装置から排出する排ガスにより燃焼装置の燃焼用空気を予熱する空気予熱器3と排ガスの熱を熱媒に回収する伝熱管群からなるガスガスヒータ(GGH)熱回収器4と集塵装置5と湿式脱硫装置7とその出口の排ガスを前記ガスガスヒータ熱回収器4から供給される熱媒で加熱する伝熱管群からなるガスガスヒータ(GGH)再加熱器8とを燃焼装置の排ガスダクトの上流側から下流側に順次配置し、さらにGGH熱回収器4におけるガス流れ方向に対して直交方向の隣接伝熱管同士の間の排ガス流速(管間流速)が10m/s以下になるように、前記熱回収器4の伝熱管群をガス流れ方向に対して正方配列することで、大量のダスト含有する排ガスであっても前記伝熱管群の摩耗・腐食が軽減される。

Description

本発明は、湿式脱硫装置出口のボイラ等の排ガスを再加熱するのに好適なガスガス熱交換器を備えた排ガス処理装置(排煙処理装置とも称する)に関する。
一般的な排ガス処理システムの系統を図15と図10、図11に示す。図15に示す排ガス処理システムでは、石炭を燃料源とするボイラ1などの燃焼装置から排出するダストを多量に含む排ガスが脱硝装置2に導入され、脱硝装置2内で排ガス中の窒素酸化物が除去された後、空気予熱器3においてボイラ1へ供給される燃焼用空気と熱交換される。排ガスは集塵装置5(本明細書ではバグフィルターや電気集塵装置を含む集塵装置を指す)で排ガス中の煤塵(ダスト)の大半が除去された後、誘引ファン6により昇圧される。その後、ガスガスヒータ(GGH)の熱回収器4に導入され、熱回収された後、湿式脱硫装置7に導入され、脱硫剤を含む吸収液と気液接触して排ガス中の硫黄酸化物(SOx)が除去される。湿式脱硫装置7において飽和ガス温度にまで冷却された排ガスは、脱硫ファン9により昇圧され、GGH再加熱器8により昇温されて、煙突10から排出される。なお、GGH熱回収器4とGGH再加熱器8の間には連絡配管13が設けられており、該配管13内を熱媒が循環している。
また他の排ガス処理システムの系統を図10と図11に示し、その中のGGH(ガスガスヒータ)の系統を図12と図13に示す。なお、前記各図において同一機器には同一番号を付すこととする。
図10において、ボイラ1からの排ガスは排ガスダクト30を流れて脱硝装置2に導入され、排ガス中の窒素酸化物が除去された後、空気予熱器3においてボイラ1へ供給される燃焼用空気と熱交換される。次に、排ガスはGGH熱回収器4に導入され、該熱回収器4内を流れる熱媒と熱交換されて排ガス温度が低下し、排ガス中の煤塵(ダスト)の電気抵抗値が低下した状態で電気集塵装置5に導入されて、排ガス中の煤塵の大半が除去される。その後、排ガスは誘引ファン6により昇圧されて湿式排ガス脱硫装置7に導入され、脱硫剤を含む液体と気液接触することにより、排ガス中のSOxおよび煤塵の一部が除去される。湿式排ガス脱硫装置7において飽和ガス温度まで冷却された排ガスは、GGH再加熱器8において前記熱回収器4から供給された熱媒体と熱交換することで昇温され、さらに脱硫ファン9により昇圧されて煙突10より排出される。
図11は図10に示す系統において、湿式排ガス脱硫装置7出口の排ガス中に含まれる煤塵をさらに低減させる目的で、湿式排ガス脱硫装置7とGGH再加熱器8の間の排ガスダクト30に湿式集塵装置19を加えた系統である。
図10と図11に示す排ガス処理システムの系統は、GGH熱回収器4の後流側の排ガスダクト30に集塵装置5が置かれており、該集塵装置5での処理ガス温度が低くなるため、ダストの電気抵抗が下がり、ダスト除去効率が高く、図15に示す排ガス処理システムに比べ、ダスト除去性能が高い。
近年では大気中へのダスト排出規制がより厳しくなってきているため、石炭を燃料源とするボイラなどから排出するダストを多量に含む排ガスの処理システムとしては図10、図11に示す排ガス処理システムが主流となりつつある。
次に、図10、図11に示す排ガス処理システムのGGH系統について図12と図13で説明する。
GGH熱回収器4内の伝熱管11とGGH再加熱器8内の伝熱管12−2を連絡配管13で連絡し、熱媒循環ポンプ14により該連絡配管13内に熱媒を循環させる系統となっている。熱媒循環系統には系内の熱媒の膨張を吸収する目的で熱媒タンク15が設置されており、また、ボイラ等のいかなる運用においても安定した運用が可能なように、熱媒の温度を制御する目的で熱媒ヒータ16が設置されている。また、該熱媒ヒータ16で発生する蒸気ドレンは熱媒ヒータドレンタンク17に回収し、その後、ボイラ側タンク(図示せず)に搬送される。
なお、GGH熱回収器伝熱管11とGGH再加熱器伝熱管12−2には、通常熱交換の効率を向上させるためにフィン付伝熱管が用いられている。また、GGH再加熱器8の前段には湿式排ガス脱硫装置7から飛散してくる腐食性ミストを除去(蒸発)するためにフィンがない裸管からなる伝熱管で構成された少なくとも3段以上の裸管群12−1を設置している。
このような構成は特開2000−161647号公報に開示されているが、GGH熱回収器4と再加熱器8を循環している熱媒を裸管群12−1に流入させ、該裸管群12−1表面温度を高くすることで、飛散ミストの除去をすることができる。
図13は、図12に示す系統においてGGH再加熱器8のフィン付伝熱管12−2の前段に設置する裸管群からなる伝熱管としてSGH(スチームガスヒータ)20を設置し、該SGH20に外部から蒸気を投入する系統の構成を示す。SGH20において発生する蒸気ドレンはSGHドレンタンク18に回収し、その後、ボイラ側タンク(図示せず)に搬送される。
図14は、GGHの除塵装置としてスートブロワ21を設置した場合の概略側面図(図14(a))と図14(a)のA−A線断面図(図14(b))を示す。
GGHにおいて使用されるスートブロワ21は、GGHでの排ガス温度が低い(160℃以下)ため、通常、排ガスダクト30内に挿入されたままである。スートブロワ21には蒸気または空気が供給されており、スートブロワ21の稼動時には、スートブロワ21の内部に挿入したチューブが回転しながら往復する(図14に示す例では上下に動く)際に、前記チューブに設けられた穴より蒸気または空気が噴射し、GGH伝熱管(フィン付伝熱管)11、12−2に堆積したダスト等を除去する装置である。
一般に、GGH伝熱管(フィン付伝熱管)を用いた熱交換器においては、伝熱管領域を通過する通過ガスの流速を速くすることにより熱交換器の伝熱性能は向上し、全体の伝熱面積を低減することが可能である。
また、伝熱管として使用するフィン付伝熱管のフィンピッチを狭くすることにより(通常フィンピッチは5.08mm以下)、伝熱管1本あたりの伝熱面積を大きくすることができ、熱交換器全体の伝熱管の設置本数の低減が図れ、熱交換器寸法を小さくすることができる。
しかしながら、GGHを設置する上記系統の排ガス処理システムにおいて、空気予熱器3の後流(集塵装置5前流)側の排ガスダクト30に設置されるGGH熱回収器4に導入される排ガス中には、多量の煤塵(10〜50g/mN程度)が含まれており、GGH熱回収器4の伝熱管11およびそのフィンの経時的な摩耗(アッシュエロージョンによる摩耗)させる問題および排ガス中に含まれるダストやSOの伝熱管11へ付着して隣接するフィンの間を閉塞させる問題がある。
また、湿式排ガス脱硫装置7の後流側の排ガスダクト30に設置されるGGH再加熱器8においては、集塵装置5および湿式排ガス脱硫装置7においてダストは除去され、その量は約20mg/mN以下に減っている。そのためGGH再加熱器8ではダストによる摩耗(アッシュエロージョン)環境は緩和される。しかしながら、GGH再加熱器8の前流側に設置する機器(湿式排ガス脱硫装置7及び湿式集塵装置19)から飛散してくる石膏スラリ等を含む硫黄酸化物吸収液と腐食性成分を含むミストが、GGH再加熱器8のフィン付伝熱管12−2に衝突し、フィン付伝熱管群12−2を腐食させる問題や、経時的にフィンにダストが付着して隣接するフィンの間及び隣接する伝熱管の間のガスが流れる領域を閉塞させる問題がある。
一般に、GGHの除塵装置としてはスートブロワ21等が設置されるが、GGHを構成する伝熱管の効果的な除塵を行うためには、スートブロワ21の台数を増すか又はスートブロワ21の起動頻度を多くする等の対策が必要となる。
通常、スートブロワ21は3〜5回/日の頻度で起動(タイマによる制御)しているが、フィン付伝熱管のフィンにダストが付着して隣接するフィンの間及び隣接する伝熱管の間のガスが流れる領域を閉塞させる問題点に対し、最悪の条件を想定した起動頻度でスートブロワ21の運転制御をしているため、ダクト30内に過剰の蒸気量を投入する傾向がある。
そこで、本発明の課題は、GGHを設置する大量のダストに存在する環境を考慮し、上記問題を解決できるGGH熱回収器およびGGH再加熱器の伝熱管の構成を有する排ガス処理装置を提供することである。
本発明の上記課題は、燃焼装置から排出する排ガスにより燃焼装置の燃焼用空気を予熱する空気予熱器と、該空気予熱器出口の排ガスの熱を熱媒に回収する伝熱管群からなるガスガスヒータ熱回収器と、該ガスガスヒータ熱回収器出口の排ガス中のばい塵を回収する集塵装置と、該集塵装置出口の排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置と、該湿式脱硫装置出口の排ガスを前記ガスガスヒータ熱回収器から供給される熱媒で加熱する伝熱管群からなるガスガスヒータ再加熱器とを燃焼装置の排ガスダクトの上流側から下流側に順次配置し、ガスガスヒータ熱回収器とガスガスヒータ再加熱器にそれぞれ設けられた伝熱管を連絡し、その内部に熱媒を循環させる熱媒循環ラインを設けた排ガス処理装置において、ガス流れ方向に対して直交する方向の隣接伝熱管同士の間の排ガス流速である管間流速が10m/s以下となるように、ガスガスヒータ熱回収器の伝熱管群をガス流れ方向に対して正方配列とした排ガス処理装置である。
前記排ガス処理装置は、湿式脱硫装置とガスガスヒータ再加熱器の間の排ガスダクトに湿式集塵装置を配置した構成にしても良い。
また、前記ガスガスヒータの伝熱管の少なくとも一部にフィン付伝熱管を用い、ガスガスヒータ熱回収器の伝熱管フィンピッチを7.25mm〜10.16mm、ガスガスヒータ再加熱器の伝熱管フィンピッチを6.35mm〜8.47mmとすること、及びガスガスヒータ再加熱器のフィン付き伝熱管の前段に、少なくとも3段以上の裸管群からなる伝熱管を設置し、かつ、該裸管群のガス流れ方向に対して直交する方向の隣接伝熱管同士の間の排ガス流速である管間流速が12〜16m/s以下となるように前記裸管群をガス流れ方向に対して千鳥配列することが望ましい。
前記ガスガスヒータ再加熱器のフィン付き伝熱管の前段に設けられる裸管群からなる伝熱管は、ガスガスヒータ熱回収器とガスガスヒータ再加熱器を循環する熱媒の循環ラインの一部とするか、又は前記熱媒循環ラインとは別途設けられたスチームが流れるスチームラインとすることができる。
また、前記ガスガスヒータ熱回収器の伝熱管を所定数束ねて一バンドルとし、該一つのバンドルがガス流れ方向に8段以下の伝熱管で構成され、ガス流れ方向に直交する方向の一つのバンドル幅が3000mm以下であり、かつ、各バンドルのガス流れの前後方向に除塵装置を設置することが望ましい。
さらに、前記ガスガスヒータ熱回収器またはガスガスヒータ再加熱器に除塵装置を設置し、一つのバンドルのガス流れの前後方向に差圧計及び/又は温度計を設け、かつ、該差圧計及び/又は温度計の測定値が所定の値以上又は以下となった場合に除塵装置を起動させる制御装置を備えた構成としても良い。
GGH熱回収器側4の課題である、フィン付伝熱管部11の灰による摩耗およびフィン付伝熱管部11への閉塞といった問題は、GGH熱回収器4の仕様を以下のように規定することによって解決できる。
図15に示す排ガス処理システムでは、GGH熱回収器4を集塵装置5の後流側の排ガスダクト30に設置して、大部分のダストを集塵装置5で捕捉した後の排ガスを用いてGGH熱回収器4で熱交換するのでGGH伝熱管の摩耗対策をする必要が無かった。しかし、近年、図10と図11に示す排ガス処理システムの方が図15に示す排ガス処理システムに比べ、ダスト除去効率が高いので、主流となりつつあることは既に述べた。
しかし、図10、図11に示すようにGGH熱回収器4は集塵装置5の前流側に設置されるため、GGH熱回収器4に導入される排ガス中には多量の煤塵(10〜50g/mN程度)が含まれているので、伝熱管の摩耗が激しいことが懸念される。一般に伝熱管摩耗量は、ガス流速及び排ガス中のダスト濃度等の影響を受ける。フィン付伝熱管仕様にもよるが、フィン付伝熱管をGGHとして用いるためには、一般的には運用上の摩耗限界線Aは図示の通り約0.1mm/年以下の摩耗速度であることが望ましい。
本発明者らは、GGH熱回収器は集塵装置の前流側に設置した場合のGGH熱回収器の伝熱管の摩耗を防ぐ方法について検討した結果、図6に示すGGH伝熱管の摩耗量とガス流速とガス中のダスト濃度の関係を見いだした。
すなわち、図6に示す通り、GGH熱回収器を集塵装置の前流側に設置しているため、ガス流速が速くなるにつれ伝熱管の摩耗量が増加することが確認されたが、驚くべきことに、ガス流速10〜11m/s以上では、排ガス中のダスト濃度の多少に拘わらず、前記摩耗量が急激に増加する現象を見い出した。
このため、ガス中に含まれる煤塵によるアッシュエロージョンの防止策として、GGH熱回収器の伝熱管(フィン付伝熱管)を通過する管間流速は10m/s以下に規定することで、ダスト除去効率を高く維持したまま、GGH熱回収器の伝熱管の摩耗を防ぐことができる。
なお、前記フィン付伝熱管部管間流速とは、図1(a)に示す伝熱管配列水平断面図において、ガス流れ方向の第1段目の伝熱管の中心軸L上におけるガス流れG方向に直交するダクト断面積から図12、図13のフィン付き伝熱管11、12−2の伝熱管11a、12−2aおよびフィン11b、12−2bのガス流れG方向に直交する断面積の合計値を差し引いた空間部断面領域を通過するガス流速をいう。
図7には、ダスト濃度がゼロ又は異なる数種類の処理ガス流れに3日間、フィンピッチの異なるフィン付き伝熱管を配置した場合のガス流れの圧力損失比の比較データを示す。伝熱管にフィンを付けないで裸管とした場合には、ダスト濃度に関係なく伝熱管を通過する際の圧力損失はほぼ一定となる。一方、伝熱管にフィンを設けたフィン付伝熱管においては、フィンピッチが狭くなるにつれ、ダストが隣接フィン間に詰まりやすくなり、ガス流れの圧力損失の上昇と伝熱管の伝熱性能の低下等の大きな要因となる。
一般的に、フィン付伝熱管を備えた熱交換器においては、フィンピッチを狭くすることにより、伝熱管1本あたりの伝熱面積が増加するため、熱交換上必要となる伝熱面積を設けるために、トータルとしてGGHに設置する伝熱管本数の低減が可能となる。このため、処理ガスがクリーンガスである(ダストが全くない)場合には、通常、フィンピッチは経済性の観点から5.08mm以下の範囲で採用されることが多い。
しかしながら、処理ガス中にはダスト等が混入されているため、GGH熱回収器4とGGH再加熱器8のフィン付き伝熱管11、12−2のフィンピッチを適切な値に設定する必要がある。図7に示す通り、ダスト等を含む処理ガスを扱う環境下においては、伝熱管のダスト付着による排ガスダクトの横断面積が経時的に小さくなるために伝熱管を通過する際のガス流れの圧力損失が経時的に増加することを考慮に入れることで、フィンピッチの最適使用範囲が決まる。
すなわち、煤塵および排ガス中に含まれるSO等の付着によるフィン付伝熱管の閉塞防止とスートブロワ21等の除塵装置の除塵効果を向上させる目的で、GGH熱回収器4のフィン付伝熱管の配列は正方配列とし、かつ、GGH熱回収器4の伝熱管のフィンピッチは7.25mm〜10.16mmに規定した。
なお、前記フィンピッチとは、伝熱管の部分側面図である図1(b)に示す伝熱管の隣接する独立フィンの間隔F、又は図1(c)に示す伝熱管に巻き付けられたフィンのピッチFを言う。
図8はGGH伝熱管部分での排ガス流れの圧力損失(△P)の経時変化を示す図である。伝熱管部分での圧力損失は時間の経過と共の徐々に上昇していく傾向があるが、図8(a)に示すように伝熱管段数がガス流れ方向に対して8段以下である場合にはスートブロワを図8にS/Bと記すタイミングで稼動することにより、圧力損失はほぼ初期値まで回復するが、図8(b)に示すように伝熱管段数が8段を超えるとスートブロワを稼動しても圧力損失は初期まで回復しない。また、通常、GGHは熱交換上必要となる数の伝熱管を組み合わせたバンドルとしているが、前記伝熱管のバンドルが3000mm以上の幅(ガス流れに直交する方向の幅)で設置されている場合にも同様の傾向がある。
このことから、GGH熱回収器4の伝熱管構成として、除塵装置であるスートブロワ21の除塵性能を向上させる目的で、前記バンドルの寸法をガス流れ方向に8段以下および幅方向に3000mm以下となるように規定し、前記バンドルのガス流れ方向の前後にスートブロワ21を設置する。
一方、湿式排ガス脱硫装置7の後流側に設置されるGGH再加熱器8に流入する排ガス中のダスト濃度は20mg/mN以下と多くないため、アッシュエロージョンに対する考慮は不要となり、ガス流速の制限はなく、GGH再加熱器8の伝熱管部分を通過する排ガスの圧力損失との関係から、適切なガス流速を選定することができる。但し、GGH再加熱器8においては、それより前流側のダクト30内に配置される機器(脱硫装置7、湿式集塵装置19)から飛散してくる吸収液を含むミストが、フィン付伝熱管12−2に衝突し、フィン付伝熱管群12−2の腐食が懸念される。
図9にはGGH再加熱器8の裸管12−1の管間ガス流速と圧力損失およびミスト除去性能の関係を示す。
ミストの除去性能および伝熱管部分でのガス流れの圧力損失はガス流速に依存し、ガス流速の増加とともに、ミスト除去率(実線a)および前記圧力損失比(点線b)ともに増加する。
また、ミスト除去率は60%以上であることが必要であるが、ガス流速16m/s以上ではほぼ一定の値となることが確認された。これは、湿式排ガス脱硫装置7から飛散するミストは、慣性衝突により該裸管群に衝突して除去されるが、ある一定値以下のミスト径のものは該裸管群に衝突せず、排ガスの流れに同伴するためである。
通常、GGH再加熱器8入口(湿式排ガス脱硫装置7出口)のミスト量は100〜150mg/mN程度である。このような条件下において、GGH再加熱器8のフィン付伝熱管12−2における腐食環境を緩和し、安定した運用を行うためには、一般的にはミスト除去効率が60%以上であることが望ましい。このことから、GGH再加熱器8の裸管12−1の管間ガス流速は12m/s〜16m/sの範囲が最も有効な使用範囲であることが確認できた。
このため、GGH再加熱器8のフィン付伝熱管12−2の前段にガス流れに対し千鳥配列で少なくとも3段以上の伝熱管(裸管)12−1を配置し、かつ、該裸管12−1の管間流速を12m/s〜16m/sの範囲となるように規定する。
さらに、上記裸管12−1を設置するとともに、GGH再加熱器8のフィン付伝熱管12−2のフィンピッチを6.35mm〜8.47mmとすることにより、フィン付伝熱管12−2に経時的にダストが詰まる等の問題も解消され、より安定した運用が可能となる。
なお、前記裸管12−1の管間流速とは、図2の平面図に示す伝熱管配列において、ガス流れに対し、第1段目の裸管12−1の中心軸Lにおいて、ダクト断面積から裸管12−1の投影断面積を差し引いた空間部の投影断面積の通過ガス流速である。
また、GGH熱回収器またはGGH再加熱器の除塵装置としてスートブロワを設置した場合において、該スートブロワの運用方法として、GGH熱回収器またはGGH再加熱器伝熱管バンドルのガス流れ方向の前後に差圧値または温度を計測する手段を設け、かつ、該差圧値または温度が所定値以上(または以下)となった場合にスートブロワを起動させることにより、必要に応じスートブロワを起動することが可能となり、スートブロワで余剰の蒸気量を使用することが無くなる。
図1は、本発明の実施の形態のGGH伝熱管の仕様図を示す。
図2は、本発明の実施の形態のGGH再加熱器フィン付管前流の裸管群の仕様図を示す。
図3は、本発明の実施の形態の本発明の実施の形態のGGH伝熱管のブロック仕様を示す。
図4は、本発明の実施の形態のGGHバンドル前後に差圧値または温度を計測する手段を設けた構成図を示す。
図5は、本発明の実施の形態のGGHバンドル前後に差圧値または温度を計測する手段を設けた構成図を示す。
図6は、本発明の実施の形態の本発明の実施の形態の伝熱管の摩耗量とガス流速とダスト濃度の関係を示す。
図7は、本発明の実施の形態の本発明の実施の形態のフィンピッチと圧力損失の関係を示す。
図8は、本発明の実施の形態の本発明の実施の形態の伝熱管部圧力損失の経時変化図を示す。
図9は、本発明の実施の形態の裸管部におけるガス流速と圧力損失およびミスト除去性能の関係を示す。
図10は、一般的な排ガス処理システムの系統を示す。
図11は、SGHを設置した場合の一般的な排ガス処理システムの系統を示す。
図12は、GGH廻りの一般的な系統を示す。
図13は、SGHを設置した場合のGGH廻りの一般的な系統を示す。
図14は、除塵装置としてスートブロワを設置した場合の概略側面図(図14(a))と図14(a)のA−A線断面図(図14(b))を示す。
図15は、従来の一般的な排ガス処理システムの系統を示す。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。本発明の実施の形態では、先に説明した図10と図11に示す排ガス処理システムの系統及び図12と図13に示すGGH(ガスガスヒータ)の系統が用いられる。
図1に本実施例のGGH熱回収器4及び再加熱器8に用いられる伝熱管(フィン付伝熱管)11、12−2の仕様を示す。図1(a)の伝熱管水平断面図に示すように、GGH熱回収器4の伝熱管(フィン付伝熱管)11はガス流れに対して正方配列に配置され、かつ、フィン付伝熱管11のフィンピッチは7.25mm〜10.16mmとしている。また、GGH熱回収器4のフィン付伝熱管11を通過するガス流速が管間流速で10m/s以下となるように該伝熱管11が配置されることを特徴とする。
また、GGH再加熱器8のフィン付伝熱管12−2のフィンピッチは6.35mm〜8.47mmとしている。
表1にはGGH熱回収器4及び再加熱器8に用いられるフィン付伝熱管11、12−2の管間流速、伝熱管径、フィン径、伝熱管ピッチ、フィン径および伝熱管ピッチの代表値を示す。
図2は本発明になるGGH再加熱器8の前段に設置する伝熱管(裸管)12−1の水平断面図を示す。図2の水平断面図に示すように、GGH再加熱器8の前段にはガス流れに対して千鳥配列の、少なくとも3段以上の伝熱管(裸管)12−1を設置している。ここで、該伝熱管(裸管)12−1を通過する管間流速を12m/s〜16m/sの範囲とすることにより、前流側の機器から飛散してくるミストの60%以上が効果的に除去でき、GGH再加熱器8のフィン付伝熱管12−2の腐食環境が緩和できる。ここで、伝熱管(裸管)12−1は、ミストの蒸発効率を高める目的で、P(伝熱管ピッチ)/d(伝熱管管径)<2となるように千鳥配列とした。
表2にはGGH再加熱器8に用いられる伝熱管(裸管)12−1の管間流速、伝熱管径、伝熱管ピッチ、伝熱管段数の代表的な値を示す。
前記裸管12−1の管間流速は、図2に示す伝熱管配列においてガス流れに対して第1段目の伝熱管の中心軸L上でダクト断面積から裸管12−1のガス流れ方向の投影断面積を差し引いた面積に対応する空間部を通過するガスの流速である。
次に、本実施例のGGH伝熱管のバンドルの概略図を示す。
図3はGGH熱回収器4及び再加熱器8に用いられる熱媒Mが流れる伝熱管(フィン付伝熱管)11、12−2の構成単位として、各伝熱管を組み合わせてブロック化したバンドルの一例を示す。図3はGGHの伝熱管バンドルを縦置き(吊り下げ型)構造とした場合の概略図を示しているが、図3(a)は排ガス流れに沿った方向の伝熱管バンドルの側面図、図3(b)は図3(a)の部分拡大図、図3(c)は排ガス流れに直交する方向の伝熱管バンドルの側面図である。
スートブロワ21による除塵効果を向上させるため、図3の各バンドルはガス流れ方向に対して8段以下で、かつ、バンドル幅(ガス流れに直交する方向の幅)が3000mm以下となるような構成としており、各バンドルの排ガス流れの前後方向にはスートブロワ21を設置することを特徴とする。
図3に示す通り、バンドルは補強柱24の上部に設けたバンドル受梁25に管寄せ23を載せた上で該管寄せ23に各伝熱管バンドルを吊り下げた方式である。なお、管寄せ23には伝熱管管寄せ用ノズル22が接続している。
このように、GGH伝熱管バンドルを縦置き(吊り下げ型)とすることにより、GGHの内部サポートの設置数を軽減し、GGHのトータル質量を抑制できるだけでなく、その据え付も容易となり、現地据え付工事を比較的簡単に行うことができる。
図4(a)、(b)と図5(a)、(b)には本実施例のGGHの伝熱管バンドルのガス流れの前後方向に差圧計27と温度計28を設け、該計測手段27、28からの信号によりスートブロワ21のモータ32等の駆動制御をする制御装置31を設けた構成図をそれぞれ示す。
伝熱管の除塵装置であるスートブロワ21は、タイマ等での制御により通常3〜5回/日の頻度で起動させているが、このような制御では、隣接する伝熱管の間が伝熱管に付着するダストにより詰まらないように、最悪の条件にて設定した起動頻度によりスートブロワ21を稼動させるため、過剰な蒸気投入となる傾向がある。
このため、図4に示す実施例では、差圧計27と温度計28による差圧値または温度が所定の値以上(または以下)となった場合に、スートブロワ21を起動させる構成とする。
以上説明したように、ボイラ等から排出される排ガス中の煤塵および硫黄酸化物を除去し、かつ、煙突から排出する排ガスを再加熱する手段としてガスガス熱交換器(GGH)を設置した排ガス処理システムの構成において、本発明によるGGH伝熱管の仕様・構成を適用することにより、経時的なフィンの摩耗・腐食を軽減し、かつ、煤塵、SOおよび吸収液等の付着によるフィン付伝熱管の隣接するフィン間及び隣接する伝熱管間の閉塞が軽減され、ボイラ等から排出される排ガスの処理装置として安定した運用が可能となる。
さらに、GGHの除塵装置としてのスートブロワ運用方法として、GGH熱回収器またはGGH再加熱器バンドルのガス流れ前後方向の差圧値および温度が所定の値以上(または以下)となった場合にスートブロワを起動させることにより、ユーティリティ使用量を最低限に抑制することが可能となる。

Claims (7)

  1. 燃焼装置から排出する排ガスにより燃焼装置の燃焼用空気を予熱する空気予熱器と、
    該空気予熱器出口の排ガスの熱を熱媒に回収する伝熱管群からなるガスガスヒータ熱回収器と、
    該ガスガスヒータ熱回収器出口の排ガス中のばい塵を回収する集塵装置と、
    該集塵装置出口の排ガス中の硫黄酸化物を除去する湿式脱硫装置と、
    該湿式脱硫装置出口の排ガスを前記ガスガスヒータ熱回収器から供給される熱媒で加熱する伝熱管群からなるガスガスヒータ再加熱器と、
    を燃焼装置の排ガスダクトの上流側から下流側に順次配置し、
    ガスガスヒータ熱回収器とガスガスヒータ再加熱器にそれぞれ設けられた伝熱管を連絡し、その内部に熱媒を循環させる熱媒循環ラインを設けた排ガス処理装置において、
    ガス流れ方向に対して直交する方向の隣接伝熱管同士の間の排ガス流速である管間流速が10m/s以下なるように、ガスガスヒータ熱回収器の伝熱管群をガス流れ方向に対して正方配列したことを特徴とする排ガス処理装置。
  2. 湿式脱硫装置とガスガスヒータ再加熱器の間の排ガスダクトに湿式集塵装置を配置したことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
  3. ガスガスヒータの伝熱管の少なくとも一部にフィン付伝熱管を用い、ガスガスヒータ熱回収器の伝熱管フィンピッチを7.25mm〜10.16mm、ガスガスヒータ再加熱器の伝熱管フィンピッチを6.35mm〜8.47mmとしたことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
  4. ガスガスヒータ再加熱器のフィン付き伝熱管の前段に、少なくとも3段以上の裸管群からなる伝熱管を設置し、かつ、該裸管群のガス流れ方向に対して直交する方向の隣接伝熱管同士の間の排ガス流速である管間流速が12〜16m/s以下なるように、前記裸管群をガス流れ方向に対して千鳥配列したことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
  5. ガスガスヒータ再加熱器のフィン付き伝熱管の前段に設けられる裸管群からなる伝熱管は、ガスガスヒータ熱回収器とガスガスヒータ再加熱器を循環する熱媒の循環ラインの一部とするか、又は前記熱媒循環ラインとは別途設けられたスチームが流れるスチームラインとすることを特徴とする請求項4記載の排ガス処理装置。
  6. ガスガスヒータ熱回収器の伝熱管を所定数束ねて一バンドルとし、該一つのバンドルがガス流れ方向に8段以下の伝熱管で構成され、ガス流れ方向に直交する方向の一つのバンドル幅が3000mm以下であり、かつ、各バンドルのガス流れの前後方向に除塵装置を設置したことを特徴とする請求項1記載の排ガス処理装置。
  7. ガスガスヒータ熱回収器またはガスガスヒータ再加熱器に除塵装置を設置し、一つのバンドルのガス流れの前後方向に差圧計及び/又は温度計を設け、かつ、該差圧計及び/又は温度計の測定値が所定の値以上又は以下となった場合に除塵装置を起動させる制御装置を備えたことを特徴とする請求項5記載の排ガス処理装置。
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