JP2010249363A - ボイラにおける伝熱管の洗浄方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラ効率を大きく低下することなしに、伝熱管の洗浄を可能とする方途について提案する。
【解決手段】ボイラ内に配設された伝熱管に、ドライアイスおよび／又は氷の細粒を吹き付けて該管表面の洗浄を行うに当たり、該ボイラ運転中のボイラ効率を常時監視し、該ボイラ効率の低下と共に前記ドライアイスおよび／又は氷の細粒の吹き付けを開始し、かつ前記ボイラ効率の低下度合いに応じて前記ドライアイスおよび／又は氷の細粒の吹き付け量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラにおける伝熱管の洗浄方法に係り、例えば発電プラントのボイラにおいて、燃料として高炉ガスやコークス炉ガスを使用した場合での伝熱管表面に付着する煤煙等のダストを除去する、伝熱管の洗浄方法及びその装置に関するものである。

従来、この種のボイラの伝熱管には、長期間の運転に伴い伝熱管表面に煤煙等のダストが付着し、伝熱効率の低下や伝熱管の腐食が発生するため、適時、付着ダストを除去、清掃する必要があった。

その方法として、例えばボイラの伝熱管の清掃では、従来、ボイラ停止期間中に伝熱管間に洗浄用ブラシを挿入し、人力により清掃を行う方法により定期的に伝熱管表面の付着物の除去作業が行われていたが、伝熱管は本数が多く作業に手間がかかり、またボイラ内部は停止直後には温度や湿度が非常に高く、長時間の作業は作業者にとって負荷の大きいものとなっていた。

その他の方法として、高圧水によるジェット洗浄により、伝熱管を洗浄することも行われている。これによると、洗浄後の水の回収、及び腐食防止のための十分な乾燥作業が必要であり、作業負荷の大きなものとなっていた。また、これらの洗浄は、ボイラ停止期間中に作業を行っていたため、操業上の制約から洗浄時期を任意に設定することができず、ボイラ停止可能となる期間までボイラ効率が低下したままで運転せざるを得ない等の問題があった。

この点、特許文献１には、伝熱管外表面に形成されたスケールに氷またはドライアイスの細粒を噴射して該スケールの一部を除去するという、水の回収及び腐食防止のための乾燥作業を省略できる手立てが提案されている。しかしながら、ボイラ停止期間中に洗浄を行うことは同様であり、ボイラ停止期間は勿論、その後の立ち上げ工程にわたる期間においてボイラ効率が低下することは不可避であった。

特開２００６−３００４０４号公報

本発明は、上記した従来が抱える問題を解消し、ボイラ効率を大きく低下することなしに、伝熱管の洗浄を可能とする方途について提案することを目的とする。

発明者らは、ボイラの伝熱管の表面をドライアイスおよび／又は氷の細粒の吹き付けによって洗浄する際に、ボイラ効率を低下させない手法について鋭意究明したところ、ボイラの運転を停止することなく該運転中のボイラ効率を計測し、その計測結果に応じてドライアイスの吹き付け量を制御することが有効であるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。なお、以下では、ドライアイスおよび／又は氷の細粒を総称してドライアイスと示す。

すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）ボイラ内に配設された伝熱管に、ドライアイスを吹き付けて該管表面の洗浄を行うに当たり、
該ボイラ運転中のボイラ効率を常時監視し、該ボイラ効率の低下と共に前記ドライアイスの吹き付けを開始し、かつ前記ボイラ効率の低下度合いに応じて前記ドライアイスの吹き付け量を制御することを特徴とするボイラ伝熱管の洗浄方法。

（２）ボイラ内に配設された伝熱管にドライアイスを吹き付けるノズルと、
該ノズルにドライアイスを供給する配管と、
前記伝熱管の溶媒入側及び出側において該溶媒の流量、温度および圧力を計測する計測器と、
これら計測器により測定した流量、温度および圧力からボイラ効率を演算し、該ボイラ効率に応じてドライアイスの供給量を算出する演算器と、
該演算器からの供給量指令に基づいて前記配管から前記ノズルへのドライアイスの供給量を制御する調整弁と、
を有することを特徴とするボイラ伝熱管の洗浄装置。

ボイラの計測データから、ボイラ効率の演算をボイラの運転期間中は常時行い、この値の変化に応じて自動的にドライアイスの吹付けバルブの調節弁開度を調整し、吹付け量を制御するものである。

本発明は、ボイラ運転中にボイラ効率を計測し、その変化に応じてドライアイスの吹き付け量を制御するため、ボイラ効率の回復時にドライアイスの供給を止められるため、ドライアイスの供給量を最適に調整でき、用役のランニングコストを必要最小限に抑えられる。また、伝熱管の洗浄にボイラの停止を伴わずにすむため、ボイラの効率を常時最大限に維持することが可能となる。さらに、ドライアイスは洗浄後に昇華するため、水洗浄と比較して洗浄後の水の回収処理が不要となる利点がある。

廃熱回収ボイラへの本発明の適用例を示す図である。

以下、本発明の詳細について、廃熱回収ボイラへの適用を例として詳しく説明する。
例えば、発電プラントなどに配備される、廃熱回収ボイラを図１に例示するように、該ボイラ１は、例えば高炉ガスやコークス炉ガスなどの燃焼ガス２を、ボイラケーシング３内にダクト４を介して導入し排出口５から排出する経路に、伝熱管６を配置する。すなわち、伝熱管６を繰り返し折り曲げて蛇行させ、前記ダクト４内の燃焼ガス２の流通方向を横切る向きに延びる、伝熱管６の集合である下部伝熱管群６ａ、中部伝熱管群６ｂおよび上部伝熱管群６ｃを、それぞれ配置し、これら管群に燃焼ガス２が通る際に、伝熱管６内の媒体、例えば水に熱を伝達し、該媒体の加熱および蒸発を行うものである。

この廃熱回収ボイラ１の下部伝熱管群６ａ、中部伝熱管群６ｂおよび上部伝熱管群６ｃの下面部に、それぞれの管群に向けてドライアイスｄを吹き付けるノズルを有する、ドライアイス吹付け装置７を設置する。このドライアイス吹付け装置７の送給配管８には、調節弁９を設けてあり、ドライアイス製造装置１０からレシーバ１１を介して圧送装置１２により送給されるドライアイスｄの送給量の調整が可能である。

また、図示例において、伝熱管６内の媒体は、廃熱回収ボイラ１の燃焼ガス２の出口側から入口側へと導入されている、そして、ボイラ１の燃焼ガス２の出口側の伝熱管６に計測器１３〜１５を設け、かつ同入口側の伝熱管６に計測器１６および１７を設け、さらにダクト４の入り側に計測器１８を設け、これら計測器により測定した媒体、例えば水の流量、温度および圧力、さらに燃焼ガス２の温度や流量から、当該ボイラの効率を効率演算器１９にて常時演算する。

例えば、計測器１３にて給水流量：Ｗ_１（ｔ／ｈ）、計測器１４にて：給水圧力Ｐ_１（Pa）、計測器１５にて：給水温度ｔ_１（Ｋ）、計測器１６にて発生蒸気圧力：Ｐ_２（Pa）、計測器１７にて発生蒸気温度：ｔ_２（Ｋ）、そして計測器１８にて燃焼ガス温度ｔ_３（Ｋ）および燃焼ガス流量Ｗ_２（Nm^３／ｈ）を、それぞれ計測し、次式に従ってボイラ効率（％）を求めることができる。
ボイラ効率＝
{Ｗ_１×（ｈ_２−ｈ_１）}／{Ｗ_２×燃焼ガス比熱×（ｔ_３−外気温度）}×100
但し、ｈ_１：Ｐ_１およびｔ_１から求まる給水のエンタルピー（kJ／kg）
ｈ_２：Ｐ_２およびｔ_２から求まる発生蒸気のエンタルピー（kJ／kg）

この演算器１９には、ボイラ効率の下限値及び上限値を予め設定しておく。ここでいう、下限値とは、洗浄の開始点であり、例えば廃熱回収の効果を得るためのボイラ効率の最低値である。一方、上限値は、洗浄の終了点であり、例えば廃熱回収率が十分に回復しドライアイスの継続使用が却って廃熱の回収を妨げると判断されるボイラ効率値である。

前記の計測結果から算出されたボイラの効率が、前記下限値になった際は、定常のボイラ効率まで戻すに必要な、ドライアイス吹付け量を計算器２０により決定し、この量に応じて調節弁９を制御して、ドライアイス吹付け装置７により所定量のドライアイスｄを伝熱管群の表面に吹付け、伝熱管６表面の洗浄を行う。

一方、ボイラの効率が前記上限値に達した際は、前記調節弁９を閉止し、ドライアイスｄの吹付けを停止する。
上記の操作により、ボイラの効率変化に応じ、伝熱管表面の洗浄をボイラ運転中に自動的に実施する。

１ ボイラ
２ 燃焼ガス
３ ボイラケーシング
４ ダクト
５ 排出口
６ 伝熱管
６ａ 下部伝熱管群
６ｂ 中部伝熱管群
６ｃ 上部伝熱管群
７ ドライアイス吹付け装置
８ 送給配管
９ 調節弁
１０ ドライアイス製造装置
１１ レシーバ
１２ 圧送装置

Claims (2)

1. ボイラ内に配設された伝熱管に、ドライアイスおよび／又は氷の細粒を吹き付けて該管表面の洗浄を行うに当たり、
   該ボイラ運転中のボイラ効率を常時監視し、該ボイラ効率の低下と共に前記ドライアイスおよび／又は氷の細粒の吹き付けを開始し、かつ前記ボイラ効率の低下度合いに応じて前記ドライアイスおよび／又は氷の細粒の吹き付け量を制御することを特徴とするボイラ伝熱管の洗浄方法。
2. ボイラ内に配設された伝熱管にドライアイスおよび／又は氷の細粒を吹き付けるノズルと、
   該ノズルにドライアイスおよび／又は氷の細粒を供給する配管と、
   前記伝熱管の溶媒入側及び出側において該溶媒の流量、温度および圧力を計測する計測器と、
   これら計測器により測定した流量、温度および圧力からボイラ効率を演算し、該ボイラ効率に応じてドライアイスおよび／又は氷の細粒の供給量を算出する演算器と、
   該演算器からの供給量指令に基づいて前記配管から前記ノズルへのドライアイスおよび／又は氷の細粒の供給量を制御する調整弁と、
   を有することを特徴とするボイラ伝熱管の洗浄装置。

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