特許 6337385 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6337385

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28G 1/16 20060101AFI20180528BHJP

   F23J 3/00 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   F28G1/16 Z

   F23J3/00 101D

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-135714(P2017-135714)

(22)【出願日】2017年7月11日

【審査請求日】2018年2月23日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】501370370

【氏名又は名称】三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】南端 豊

(72)【発明者】

【氏名】中村 武志

(72)【発明者】

【氏名】松下 崇

(72)【発明者】

【氏名】高山 和保

【審査官】 西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】 実開平５−９０１２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−２８６４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−６３８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７１１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−５２１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５１９４２１７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｇ １／１６

Ｆ２８Ｇ ９／００

Ｆ２３Ｊ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の伝熱管の一端が接続された円形状の上部管板と、
前記上部管板とともにガス導入室を形成する上部ケーシングと、
前記複数の伝熱管の他端が接続された下部管板と、
前記下部管板とともにガス排出室を形成する下部ケーシングと、
前記上部管板及び前記下部管板とともに熱交換室を形成する内筒と、
前記上部管板の上方に前記上部管板の周方向に間隔をあけて配置され、前記上部管板に向けてガスを噴射する複数のブラスタであって、
前記上部管板の径方向又は前記径方向に対して傾斜した方向である一の方向に向けてガスを噴射する複数の第一のブラスタと、
前記上部管板の径方向に対して傾斜した方向であり、前記一の方向とは異なる他の方向に向けてガスを噴射する複数の第二のブラスタと、を有する複数のブラスタと、
前記複数の第一のブラスタ及び前記複数の第二のブラスタを駆動する制御装置と、を備え、
前記第一のブラスタと前記第二のブラスタとは、前記上部管板の周方向で交互に配置されており、
前記制御装置は、前記第一のブラスタと前記第二のブラスタとを交互に駆動する駆動部を有する熱交換器。

【請求項2】

前記制御装置は、前記第一のブラスタ及び前記第二のブラスタを前記上部管板の周方向に沿って一つずつ駆動する請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

複数の伝熱管の一端が接続された円形状の上部管板と、
前記上部管板とともにガス導入室を形成する上部ケーシングと、
前記複数の伝熱管の他端が接続された下部管板と、
前記下部管板とともにガス排出室を形成する下部ケーシングと、
前記上部管板及び前記下部管板とともに熱交換室を形成する内筒と、
前記上部管板の上方に前記上部管板の周方向に間隔をあけて配置され、前記上部管板に向けてガスを噴射する複数のブラスタであって、
前記上部管板の径方向又は前記径方向に対して傾斜した方向である一の方向に向けてガスを噴射する複数の第一のブラスタと、
前記上部管板の径方向に対して傾斜した方向であり、前記一の方向とは異なる他の方向に向けてガスを噴射する複数の第二のブラスタと、を有する複数のブラスタと、
前記複数の第一のブラスタ及び前記複数の第二のブラスタを駆動する制御装置と、を備え、
前記第一のブラスタと前記第二のブラスタとは、前記上部管板の中心点に対して点対称、又は前記上部管板の中心点を含む直線に対して線対称に配置されており、
前記制御装置は、前記第一のブラスタと前記第二のブラスタとを交互に駆動する駆動部を有する熱交換器。

【請求項4】

前記第一のブラスタに前記ガスを供給する第一の蓄圧タンクと、
前記第二のブラスタに前記ガスを供給する第二の蓄圧タンクと、をさらに有し、
前記第一の蓄圧タンクは、少なくとも二つの前記第一のブラスタに前記ガスを供給し、前記第二の蓄圧タンクは、少なくとも二つの前記第二のブラスタに前記ガスを供給する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記第一のブラスタ及び前記第二のブラスタの噴出口は、水平方向に長軸が沿う略楕円形、又は水平方向に長辺が沿う略長方形である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記上部管板の上面の熱分布を測定可能なサーモグラフィを有し、
前記制御装置は、前記サーモグラフィによって撮影された画像を分析する分析部を有し、
前記駆動部は、前記分析部によって前記上部管板の貫通孔の閉塞が進行していると判断された場合に前記第一のブラスタ及び前記第二のブラスタを駆動する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

国内の下水汚泥の発生量は年々増加しており、その多くが焼却処理されている。汚泥を焼却する汚泥焼却設備においては、汚泥ケーキを焼却する燃焼炉の排ガスが高温となることから、熱効率を高めるために熱回収が行われている。例えば、焼却炉の排ガスと燃焼炉の燃焼用空気（流動空気）とを空気予熱器によって熱交換することによって燃焼用空気の予熱を行い、省エネルギー化を図っている。

【0003】

空気予熱器としては、例えばシェルアンドチューブ式と呼ばれる多管式熱交換器が採用されている。多管式熱交換器は、内筒（シェル）の内部に内筒と平行に配置された複数の伝熱管を有している。
上記した熱交換器では、伝熱管に高温の排ガスを通過させ、管板間に燃焼用空気を通過させることによって熱交換を実施している。

【0004】

特許文献１には、伝熱管の清掃のため、鋼製のショット球を伝熱管内に通すとともに、熱交換器の上部管板に灰が堆積するのを防止するため、気体噴射ノズルから気体を噴射して、灰を吹き飛ばす技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−１７１１９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記従来の熱交換器では、複数の気体噴射ノズルから気体を噴射して灰を吹き飛ばす際、熱交換器内の圧力を不用意に上昇させ、燃焼炉の運転を不安定とする恐れがある。

【0007】

この発明は、熱交換器内の圧力を不用意に上昇させることなく、管板の灰の堆積を防止することができる熱交換器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第一の態様によれば、熱交換器は、複数の伝熱管の一端が接続された円形状の上部管板と、前記上部管板とともにガス導入室を形成する上部ケーシングと、前記複数の伝熱管の他端が接続された下部管板と、前記下部管板とともにガス排出室を形成する下部ケーシングと、前記上部管板及び前記下部管板とともに熱交換室を形成する内筒と、前記上部管板の上方に前記上部管板の周方向に間隔をあけて配置され、前記上部管板に向けてガスを噴射する複数のブラスタであって、前記上部管板の径方向又は前記径方向に対して傾斜した方向である一の方向に向けてガスを噴射する複数の第一のブラスタと、前記上部管板の径方向に対して傾斜した方向であり、前記一の方向とは異なる他の方向に向けてガスを噴射する複数の第二のブラスタと、を有する複数のブラスタと、前記複数の第一のブラスタ及び前記複数の第二のブラスタを駆動する制御装置と、を備え、前記第一のブラスタと前記第二のブラスタとは、前記上部管板の周方向で交互に配置されており、前記制御装置は、前記第一のブラスタと前記第二のブラスタとを交互に駆動する駆動部を有する。

【0009】

このような構成によれば、複数のブラスタを同時ではなく、交互に動作させることによって、熱交換器内の圧力を不用意に上昇させることなく、上部管板の灰の堆積を防止することができる。
また、一の方向に向けてガスを噴射する第一のブラスタと他の方向に向けてガスを噴射する第二のブラスタの二種のブラスタを交互に配置していることによって、上部管板上のより多くの範囲にガスを吹き付けることができる。

【0010】

上記熱交換器において、前記制御装置は、前記第一のブラスタ及び前記第二のブラスタを前記上部管板の周方向に沿って一つずつ駆動してよい。

【0011】

このような構成によれば、ブラスタを一つずつ駆動することによって、熱交換器内の圧力の上昇を確実に防ぐことができる。

【0012】

本発明の第二の態様によれば、熱交換器は、複数の伝熱管の一端が接続された円形状の上部管板と、前記上部管板とともにガス導入室を形成する上部ケーシングと、前記複数の伝熱管の他端が接続された下部管板と、前記下部管板とともにガス排出室を形成する下部ケーシングと、前記上部管板及び前記下部管板とともに熱交換室を形成する内筒と、前記上部管板の上方に前記上部管板の周方向に間隔をあけて配置され、前記上部管板に向けてガスを噴射する複数のブラスタであって、前記上部管板の径方向又は前記径方向に対して傾斜した方向である一の方向に向けてガスを噴射する複数の第一のブラスタと、前記上部管板の径方向に対して傾斜した方向であり、前記一の方向とは異なる他の方向に向けてガスを噴射する複数の第二のブラスタと、を有する複数のブラスタと、前記複数の第一のブラスタ及び前記複数の第二のブラスタを駆動する制御装置と、を備え、前記第一のブラスタと前記第二のブラスタとは、前記上部管板の中心点に対して点対称、又は前記上部管板の中心点を含む直線に対して線対称に配置されており、前記制御装置は、前記第一のブラスタと前記第二のブラスタとを交互に駆動する駆動部を有する。

【0013】

上記熱交換器において、前記第一のブラスタに前記ガスを供給する第一の蓄圧タンクと、前記第二のブラスタに前記ガスを供給する第二の蓄圧タンクと、をさらに有し、前記第一の蓄圧タンクは、少なくとも二つの前記第一のブラスタに前記ガスを供給し、前記第二の蓄圧タンクは、少なくとも二つの前記第二のブラスタに前記ガスを供給してよい。

【0014】

このような構成によれば、交互に配置される第一のブラスタと第二のブラスタにガスを供給する蓄圧タンクが異なるため、第一のブラスタを駆動した後に、間をおかずに第２のブラスタを駆動することができる。
また、一つの蓄圧タンクを二つのブラスタで共用するため、低コスト化、省スペース化が可能となる。

【0015】

上記熱交換器において、前記第一のブラスタ及び前記第二のブラスタの噴出口は、水平方向に長軸が沿う略楕円形、又は水平方向に長辺が沿う略長方形であってよい。

【0016】

このような構成によれば、噴出口から噴射されるガスを水平方向に広げることができる。

【0017】

上記熱交換器において、前記上部管板の上面の熱分布を測定可能なサーモグラフィを有し、前記制御装置は、前記サーモグラフィによって撮影された画像を分析する分析部を有し、前記駆動部は、前記分析部によって前記上部管板の貫通孔の閉塞が進行していると判断された場合に前記第一のブラスタ及び前記第二のブラスタを駆動してよい。

【0018】

このような構成によれば、サーモグラフィを用いて上部管板の状況を監視することによって、管板の貫通孔の閉塞が進行してブラスタによって吹き飛ばせる許容範囲を超えることを防止することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、複数のブラスタを同時ではなく、交互に動作させることによって、熱交換器内の圧力を不用意に上昇させることなく、上部管板の灰の堆積を防止することができる。
また、一の方向に向けてガスを噴射する第一のブラスタと他の方向に向けてガスを噴射する第二のブラスタの二種のブラスタを交互に配置していることによって、上部管板上のより多くの範囲にガスを吹き付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態の熱交換器を備える下水処理場のブロック図である。

【図2】本発明の実施形態の熱交換器の側方から見た断面図である。

【図3】本発明の実施形態の熱交換器の上方から見た断面図である。

【図4】本発明の実施形態のブラスタを側方から見た図である。

【図5】本発明の実施形態のブラスタを上方から見た図である。

【図6】図５のＶＩ矢視図であり、ブラスタの噴出口の形態を説明する図である。

【図7】本発明の実施形態のブラスタの作用を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施形態の熱交換器について図面を参照して詳細に説明する。
まず、本実施形態の熱交換器１を備える下水処理場５０について説明する。下水処理場５０は、排水処理部５１と、排水から分離された汚泥を処理する汚泥処理部５２と、を備えている。排水処理部５１は、下水汚泥や工場排水などの窒素、リン若しくは有機性物質を含んだ有機性排水を処理する。

【0022】

排水処理部５１は、排水Ｗが導入される前処理設備５３と、前処理設備５３にて処理された排水Ｗから汚泥Ｐを分離する最初沈澱池５４と、最初沈澱池５４にて汚泥Ｐが分離された排水Ｗに対して高度処理を施す高度処理設備５５と、高度処理が施された排水Ｗから更に汚泥Ｐを分離する最終沈澱池５６と、を有している。
排水処理部５１では、高度処理設備５５の前段の最初沈澱池５４及び高度処理設備５５の後段の最終沈澱池５６での固形分離により汚泥Ｐが発生する。排水Ｗは、上記各設備を経て、河川に放流される。

【0023】

前処理設備５３は、導入される排水Ｗに含まれる夾雑物を取り除くなどする設備である。前処理設備５３としては、大径の汚泥を破砕する破砕手段や、夾雑物を除去可能なスクリーン等の分離手段が挙げられる。

【0024】

最初沈澱池５４は、排水Ｗに含まれる細かい汚泥Ｐを底に沈めることによって分離する汚泥分離設備である。最初沈澱池５４の底部には、第一汚泥ライン５７が接続されている。最初沈澱池５４にて分離された汚泥Ｐは、第一汚泥ライン５７に導入される。

【0025】

高度処理設備５５は、メタン発酵のような嫌気性処理を行う嫌気槽と、曝気を行う好気槽と、沈殿槽とが組み合わされた構成を有し、主に硝化菌と脱窒菌の作用により液中の窒素やリンを分解除去する設備である。高度処理設備５５によって排水Ｗからリンが除去されることによって、汚泥Ｐのリン含有率は高くなる。即ち、汚泥処理部５２にて処理される汚泥Ｐは、リンを高含有率で含む汚泥である。

【0026】

最終沈澱池５６においては、高度処理設備５５にて処理に使用された生物も含めた汚泥Ｐが底に溜まる。最終沈澱池５６の底部には、第二汚泥ライン５８が接続されている。最終沈澱池５６にて分離された汚泥Ｐは、第二汚泥ライン５８に導入される。

【0027】

汚泥処理部５２は、第一汚泥ライン５７と第二汚泥ライン５８の下流側に設けられている汚泥貯留槽５９と、汚泥貯留槽５９の下流側に設けられている汚泥脱水機６０と、汚泥脱水機６０の下流側に設けられている汚泥乾燥機６１と、汚泥乾燥機６１から排出される乾燥汚泥を焼却処理する汚泥焼却設備６２と、を有している。

【0028】

汚泥脱水機６０は、汚泥貯留槽５９から送られてくる汚泥Ｐを脱水する装置である。 汚泥脱水機６０としては、遠心分離機やスクリュープレス式の脱水機を採用することができる。
汚泥乾燥機６１は、汚泥脱水機６０にて脱水が施された脱水汚泥を乾燥する装置である。汚泥乾燥機６１としては、ディスク式乾燥機を採用することができる。

【0029】

汚泥焼却設備６２は、汚泥Ｐ（乾燥汚泥）を焼却して排ガスＥＧを排出する焼却炉６３と、焼却炉６３に供給される燃焼用空気Ａを加熱（予熱）する熱交換器１と、排ガスＥＧが導入される排ガスダクト６４と、燃焼用空気Ａを焼却炉６３に供給する空気ダクト６５とを有している。
熱交換器１は、高温流体である排ガスＥＧと、排ガスＥＧよりも低温の低温流体である燃焼用空気Ａとの間で熱交換を行う。

【0030】

排ガスダクト６４は、焼却炉６３から排出される排ガスＥＧを熱交換器１に供給するように焼却炉６３と熱交換器１とを接続する第一排ガスダクト６４Ａと、熱交換により温度が低下した排ガスＥＧを煙突６６などの後段機器に送る第二排ガスダクト６４Ｂと、を有している。
空気ダクト６５は、燃焼用空気Ａを熱交換器１に導入する第一空気ダクト６５Ａと、熱交換により温度が上昇した燃焼用空気Ａを焼却炉６３に供給するように焼却炉６３と熱交換器１とを接続する第二空気ダクト６５Ｂと、を有している。

【0031】

焼却炉６３に供給されるべき燃焼用空気Ａが熱交換器１によって暖められるため、焼却炉６３は下水汚泥のような燃えにくい焼却対象物の焼却が容易となる。即ち、本実施形態の熱交換器１は、汚泥焼却用の焼却炉６３に供給される燃焼用空気Ａを予熱するための空気予熱器として好ましく機能する。

【0032】

図２に示すように、熱交換器１は、シェルアンドチューブ式と呼ばれる多管式熱交換器である。熱交換器１は、内筒１０の内部に複数の伝熱管１１を収容して、伝熱管１１の内側と外側とに異なる温度の流体を流すことで熱交換を行う。
熱交換器１は、複数の伝熱管１１の一端が接続された円形状の上部管板８と、上部管板８とともにガス導入室６ａを形成する上部ケーシング６と、複数の伝熱管１１の他端が接続された下部管板９と、下部管板９とともにガス排出室７ａを形成する下部ケーシング７と、上部管板８及び下部管板９とともに熱交換室１０ａを形成する内筒１０と、を備えている。

【0033】

ガス導入室６ａには、第一排ガスダクト６４Ａが接続されており、焼却炉６３（図１参照）から排出される排ガスＥＧが導入される。ガス導入室６ａは、円形状の上部管板８と上部ケーシング６とによって形成されている。上部管板８には、複数の伝熱管１１の一端が接続されている。
上部管板８には、伝熱管１１を挿通させるための複数の貫通孔１２が形成されている。伝熱管１１は、貫通孔１２に挿通されることによって所定の位置に位置決めされる。

【0034】

排ガスＥＧがガス導入室６ａから伝熱管１１に流入する過程で、上部管板８には灰が堆積する。熱交換器１は、上部管板８に向けてガス（例えば、空気。ただし、空気以外のガスでもよい。）を噴射して上部管板８上の灰を吹き飛ばす８つのブラスタ２（気体噴射ノズル。図２には２つのみ示す。）と、ブラスタ２にガスを供給する４つの蓄圧タンク３（図２には２つのみ示す。）と、制御装置５と、を備えている。

【0035】

ガス排出室７ａには、第二排ガスダクト６４Ｂが接続されており、熱交換を終えた排ガスＥＧが導入される。ガス排出室７ａは、円形状の下部管板９と下部ケーシング７とによって形成されている。下部管板９には、複数の伝熱管１１の他端が接続されている。
熱交換室１０ａは、筒状の内筒１０によって形成されている。複数の伝熱管１１は、内筒１０の内部に配置されている。

【0036】

複数の伝熱管１１は、熱交換室１０ａ内を上下に延びてガス導入室６ａとガス排出室７ａとを接続する。
排ガスＥＧは、焼却炉６３から第一排ガスダクト６４Ａを通ってガス導入室６ａに導入される。排ガスＥＧは、ガス導入室６ａから複数の伝熱管１１内を通ってガス排出室７ａに流れる。排ガスＥＧは、ガス排出室７ａから第二排ガスダクト６４Ｂを通って後段機器に送られ、最終的に大気に放出される。

【0037】

第一空気ダクト６５Ａは、内筒１０の上部に設けられた空気入口１３に接続されている。第二空気ダクト６５Ｂは、内筒１０の下部に設けられた空気出口１４に接続されている。
第一空気ダクト６５Ａを流れてきた燃焼用空気Ａは、空気入口１３から熱交換室１０ａに流入し、熱交換室１０ａを流れた後、空気出口１４及び第二空気ダクト６５Ｂを通って焼却炉６３に供給される。伝熱管１１内を流れる排ガスＥＧと熱交換室１０ａを流れる燃焼用空気Ａとが伝熱管１１の壁面を介して熱交換される。
熱交換室１０ａには、熱交換室１０ａの空気の流れが伝熱管１１にできるだけ等しく当たるように、バッフルプレート１７が設けられている。

【0038】

各々のブラスタ２は、上部ケーシング６に固定されている。各々の蓄圧タンク３は、下部ケーシング７の外側に固定されている。ブラスタ２及び蓄圧タンク３の固定箇所はこれに限ることはないが、蓄圧タンク３の位置はブラスタ２に近い方が、配管による圧損が少なくなるため好ましい。例えば各々の蓄圧タンクを上部ケーシング６の外側に固定しても良い。
ブラスタ２と蓄圧タンク３とは、ガス供給ライン４によって接続されている。ガス供給ライン４には、ガス供給ライン４を流れるガスを制御する弁１５が設けられている。各々の蓄圧タンク３は、２本のブラスタ２と接続されている。即ち、一つの蓄圧タンク３が２本のブラスタ２にガスを供給する。

【0039】

図３に示すように、伝熱管１１は、等しい相互間隔で、かつ、千鳥状（千鳥配列）となるように配置されている。千鳥状とは、伝熱管１１が隣り合う伝熱管１１と間隔を置いて列状に配列され、かつ、一つの列を形成する伝熱管１１が、この列の隣の列を形成する伝熱管１１の間に位置するように配列されることである。

【0040】

本実施形態の熱交換器１は、８つのブラスタ２を有している。８つのブラスタ２は、周方向に等間隔に配置されている。
図４に示すように、各々のブラスタ２は、上部ケーシング６を貫通する本体部２３と、本体部２３の先端に接続されて上部ケーシング６の内部（ガス導入室６ａ）に配置されている先端部２４と、を有している。図３に示すように、ブラスタ２の本体部２３は、上部管板８の径方向に沿うように延在している。
先端部２４は、噴出口２５を有している。８つのブラスタ２は、各々の噴出口２５が、上方から見て、円形をなすように配置されている。

【0041】

本体部２３は、上部ケーシング６に固定されている。本体部２３の基端は上部ケーシング６の外側にあり、本体部２３の先端は上部ケーシング６の内側にある。
先端部２４は、本体部２３との接続部から先端に向かうに従って低くなるように傾斜している。即ち、先端部２４は、導入されたガスが上部管板８に向けて噴射されるように傾斜している。噴出口２５は、先端部２４の先端に設けられている。ブラスタ２は、噴出口２５が、上部管板８の上方であって、上部管板８の外周部近傍に位置するように配置されている。

【0042】

本実施形態の熱交換器１は、上部管板８の中央部に向けてガスを噴射する４つの第一のブラスタ２１と、上部管板８の外周部に向けてガスを噴射する４つの第二のブラスタ２２とを、有している。第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とは、先端部２４の径方向（上部管板８の径方向）に対する角度が異なる。
第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とは、上部管板８の周方向Ｃで交互に配置されている。即ち、第一のブラスタ２１の周方向Ｃに隣接するブラスタ２は、第二のブラスタ２２である。

【0043】

本実施形態の熱交換器１は、４つの蓄圧タンク３を有している。詳細には、熱交換器１は、第一のブラスタ２１にガスを供給する２つの第一の蓄圧タンク３１と、第二のブラスタ２２にガスを供給する２つの第二の蓄圧タンク３２と、を有している。

【0044】

第一の蓄圧タンク３１は、２つの第一のブラスタ２１にガスを供給する。第一の蓄圧タンク３１は、２本のガス供給ライン４を有しており、各々のガス供給ライン４は、第一のブラスタ２１に接続されている。各々のガス供給ライン４には、ガス供給ライン４を流れるガスを流したり止めたりする弁１５が設けられている。

【0045】

第二の蓄圧タンク３２は、２つの第二のブラスタ２２にガスを供給する。第二の蓄圧タンク３２は、２本のガス供給ライン４を有しており、各々のガス供給ライン４は、第二のブラスタ２２に接続されている。各々のガス供給ライン４には、ガス供給ライン４を流れるガスを流したり止めたりする弁１５が設けられている。

【0046】

制御装置５は、蓄圧タンク３とブラスタ２とを接続するガス供給ライン４に設けられている弁１５と電気的に接続されている。制御装置５は、８つのブラスタ２に対応する８つの弁１５を制御する駆動部５ａを有している。制御装置５の駆動部５ａが弁１５を開閉する制御を行うことによって、ブラスタ２を駆動してガスが噴射される。駆動部５ａは、８つのブラスタ２を、上部管板８の周方向に沿って一つずつ駆動するように設定されている。

【0047】

次に、第一のブラスタ２１及び第二のブラスタ２２の詳細形状について説明する。
第一のブラスタ２１の先端部２４（図４参照）は、上部管板８の径方向に向けてガスを噴射するように指向されている。換言すれば、第一のブラスタ２１は、第一のブラスタ２１の先端部２４の中心軸が上方から見て上部管板８の径方向に沿うように形成されている。

【0048】

図５に示すように、第二のブラスタ２２の先端部２４は、上部管板８の径方向Ｒに対して傾斜した方向に向けてガスを噴射するように指向されている。第二のブラスタ２２は、第二のブラスタ２２の先端部２４の中心軸Ａが上方から見て、上部管板８の径方向Ｒに対して傾斜した方向に沿うように形成されている。４つの第二のブラスタ２２は、先端部２４が、上部管板８の周方向Ｃの一方側に傾斜している。具体的には、第二のブラスタ２２の先端部２４の中心軸Ａは、上方から見て上部管板８の径方向Ｒに対して４５°傾斜している。

【0049】

図６に示すように、第二のブラスタ２２の噴出口２５は、先端部２４の軸線方向から見て、水平方向Ｈに長軸が沿う略楕円形の形状である。本体部２３及び先端部２４の断面形状が円形であるのに対し、噴出口２５は上下方向の幅が狭く、水平方向の幅が広い形状である。噴出口２５の形状は、略楕円形に限ることはなく、例えば、長辺が水平方向Ｈに沿う略長方形としてもよい。
また、第一のブラスタ２１の噴出口２５も同様の形状を有している。

【0050】

図２に示すように、熱交換器１は、上部管板８の熱分布を測定可能なサーモグラフィ（例えば赤外線カメラ）１８を備えている。サーモグラフィ１８は、上部管板８から放射される赤外線を分析し、上部管板８の熱分布を測定する。サーモグラフィ１８は、上部管板８の熱分布を表した画像を作成する機能を有している。サーモグラフィ１８は、上部ケーシング６に形成されている観測窓１９を介して上部管板８を撮影する。

【0051】

サーモグラフィ１８は、制御装置５と電気的に接続されている。制御装置５は、サーモグラフィ１８によって撮影された画像を分析する分析部５ｂを有している。分析部５ｂは、熱分布を表した画像に基づいて、上部管板８の貫通孔１２の灰による閉塞が進行しているか否かを判定する。制御装置５の駆動部５ａは、分析部５ｂによって上部管板８の貫通孔１２の閉塞が進行していると判定された場合に第一のブラスタ２１及び第二のブラスタ２２を駆動する。

【0052】

分析部５ｂは、通常時の上部管板８の熱分布を表した画像と、閉塞時（又は、閉塞が進行している時）の上部管板８の熱分布を表した画像と、を記憶している。分析部５ｂは、これらの画像に基づいて、上部管板８の貫通孔１２の閉塞が進行しているか否かを判定する。

【0053】

次に、本実施形態の熱交換器１のブラスタ２の制御方法について説明する。
熱交換器１のブラスタ２の制御方法は、熱交換器１の上部管板８を監視する監視工程と、上部管板８の状況に応じてブラスタ２を駆動する駆動工程と、を有している。
監視工程では、制御装置５の分析部５ｂは、上部管板８の貫通孔１２の閉塞が進行しているか否かを判定する。分析部５ｂが上部管板８の貫通孔１２の閉塞が進行していると判定した場合、制御装置５の駆動部５ａは、駆動工程を実行する。

【0054】

駆動工程では、制御装置５の駆動部５ａは、ブラスタ２を一つずつ動作させる。制御装置５の駆動部５ａは、図３において１２時の位置に配置された第一のブラスタ２１ａを駆動するために弁１５ａを開閉した後、上部管板８の周方向（例えば時計回り）に沿ってブラスタ２を一つずつ駆動するように、弁１５を開閉する。
第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とが周方向で交互に配置されているため、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とは、交互に駆動される。具体的には、一のブラスタ２に対応する弁１５を開け、ガスを上部管板８に噴射した後、弁１５を閉じ、次いで、一のブラスタ２に隣接する二のブラスタ２に対応する弁１５を開けた後、弁１５を閉じるという制御を繰り返し行う。

【0055】

８つのブラスタ２を１つずつ順次開閉する動作を１サイクルとし、サーモグラフィ１８によって得られた画像に基づいて、制御装置５が複数のサイクルを実行するか否かを判定する構成としてもよい。
図７に示すように、第一のブラスタ２１の先端部２４が上部管板８の径方向を向き、第二のブラスタ２２の先端部２４が径方向に対して傾斜する方向を向いていることによって、第一のブラスタ２１から噴射されるガスの範囲Ｒ１と、第二のブラスタ２２から噴射されるガスの範囲Ｒ２との重なりが小さくなる。また、第二のブラスタ２２から噴射されるガスが、上部管板８の外周部に噴射されるようになる。

【0056】

上記実施形態によれば、複数のブラスタ２を同時ではなく、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とを交互に動作させることによって、熱交換器１内の圧力を不用意に上昇させることなく、上部管板８の灰の堆積を防止することができる。これにより、焼却炉６３の運転を安定して行うことができる。
また、上部管板８の径方向に向けてガスを噴射する第一のブラスタ２１と、径方向に対して傾斜した方向に向けてガスを噴射する第二のブラスタ２２の二種のブラスタ２を交互に配置していることによって、上部管板８上のより多くの範囲にガスを吹き付けることができる。

【0057】

また、ブラスタ２を一つずつ駆動することによって、熱交換器１内の圧力の上昇を確実に防ぐことができる。
また、第一のブラスタ２１にガスを供給する蓄圧タンク３と、第二のブラスタ２２にガスを供給する蓄圧タンク３とが異なるため、第一のブラスタ２１を駆動した後に、間をおかずに第二のブラスタ２２を駆動することができる。即ち、一つの蓄圧タンク３を用いて隣り合うブラスタ２を順次駆動する場合は、蓄圧タンク３をチャージする時間を必要とするため、第一のブラスタ２１を駆動した際に第二のブラスタ２２を直ちには駆動できないことが考えられるが、そのような事態を防止することができる。
また、一つの蓄圧タンク３を二つのブラスタ２で共用するため、低コスト化、省スペース化が可能となる。

【0058】

また、噴出口２５が水平方向に長い形状を有していることによって、噴出口２５から噴射されるガスを水平方向に広げることができる。これにより、より広い範囲にガスを吹き付けることができる。

【0059】

また、サーモグラフィ１８を用いて上部管板８の状況を監視することによって、上部管板８の貫通孔１２の閉塞がやや進行した場合、即ち閉塞の初期の状態において直ちにブラスタ２を駆動して灰を吹き飛ばし、上部管板８の貫通孔１２の閉塞の進行を防止することができ、結果として伝熱管内部の閉塞の進行も防止するので、根本的に伝熱管の閉塞を予防することができる。特に、汚泥Ｐにリンが高含有で含まれている場合においては、灰の蓄積が急に進行する場合があるため、サーモグラフィ１８による監視によって、灰による貫通孔１２の閉塞を確実に防止することができる。

【0060】

なお、上記実施形態の熱交換器１では、第一のブラスタ２１が径方向に向けてガスを噴射し、第二のブラスタ２２が径方向に対して傾斜した方向にガスを噴射する構成としているが、これに限ることはない。例えば、第一のブラスタ２１が径方向に対して傾斜する一の方向に向けてガスを噴射し、第二のブラスタ２２が径方向に対して傾斜した方向であり、一の方向とは異なる他の方向に向けてガスを噴射する構成としてもよい。即ち、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２との径方向に対する傾斜角度が異なっていればよい。

【0061】

また、上記実施形態の熱交換器１では、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とが、上部管板８の周方向に交互に配置されているが、これに限ることはない。例えば、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とが、上部管板８の中心点に対して点対称に配置されている構成としてもよい。また、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とが、上部管板８の中心点を含む直線に対して線対称に配置されている構成としてもよい。

【0062】

また、上記実施形態では、ブラスタ２の数を８つとしたがこれに限ることはなく、上部管板８の大きさなどに応じて適宜変更することができる。
また、上記実施形態では、ブラスタ２を一つずつ駆動する構成としたが、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とを交互に駆動すればよく、例えば、二つの第一のブラスタ２１と、二つの第二のブラスタ２２とを交互に駆動する構成としてもよい。
また、上記実施形態では、第二のブラスタ２２の先端部２４を本体部２３に対して傾斜させることで、径方向に対して傾斜した方向にガスを噴射する構成としたが、第一のブラスタ２１と同様の形状のブラスタ２を径方向に対して傾斜するように配置してもよい。

【0063】

（変形例）
上記実施形態では、蓄圧タンク３から供給されるガスの圧力は一定としたが、圧力を異なるものとしてもよい。例えば、第一の蓄圧タンク３１から供給されるガスの圧力よりも、第二の蓄圧タンク３２から供給されるガスの圧力を低くしてもよい。
例えば、上部管板８の中心に灰がより多く蓄積される場合は、第一のブラスタ２１から噴射されるガスの圧力を高くすることで、上部管板８の中心部の灰を優先して吹き飛ばすことができる。
また、一つのサイクルのうち、後に噴射されるガス程、圧力を下げるようにするなど、タイミングによって圧力を変化させてもよい。

【0064】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、熱交換器１を他の種類の焼却設備に適用することや、焼却設備以外の設備に適用してもよい。

【符号の説明】

【0065】

１ 熱交換器
２ ブラスタ
３ 蓄圧タンク
４ ガス供給ライン
５ 制御装置
５ａ 駆動部
５ｂ 分析部
６ 上部ケーシング
６ａ ガス導入室
７ 下部ケーシング
７ａ ガス排出室
８ 上部管板
９ 下部管板
１０ 内筒
１０ａ 熱交換室
１１ 伝熱管
１２ 貫通孔
１３ 空気入口
１４ 空気出口
１５ 弁
１７ バッフルプレート
１８ サーモグラフィ（赤外線カメラ）
１９ 観測窓
２１ 第一のブラスタ
２２ 第二のブラスタ
２３ 本体部
２４ 先端部
２５ 噴出口
３１ 第一の蓄圧タンク
３２ 第二の蓄圧タンク
５０ 下水処理場
５１ 排水処理部
５２ 汚泥処理部
５３ 前処理設備
５４ 最初沈澱池
５５ 高度処理設備
５６ 最終沈澱池
５９ 汚泥貯留槽
６０ 汚泥脱水機
６１ 汚泥乾燥機
６２ 汚泥焼却設備
６３ 焼却炉
６４ 排ガスダクト
６５ 空気ダクト
６６ 煙突
Ａ 燃焼用空気
ＥＧ 排ガス
Ｐ 汚泥
Ｗ 排水

【要約】

【課題】熱交換器内の圧力を不用意に上昇させることなく、上部管板の灰の堆積を防止する。
【解決手段】複数の伝熱管１１の一端が接続された上部管板８と、ガス導入室を形成する上部ケーシング６と、上部管板８に向けてガスを噴射する複数のブラスタ２であって、上部管板８の径方向又は径方向に対して傾斜した方向である一の方向に向けてガスを噴射する複数の第一のブラスタ２１と、上部管板８の径方向に対して傾斜した方向であり、一の方向とは異なる他の方向に向けてガスを噴射する複数の第二のブラスタ２２と、を有する複数のブラスタ２と、複数のブラスタ２を駆動する制御装置５と、を備え、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とは、上部管板８の周方向Ｃで交互に配置されており、制御装置５は、第一のブラスタ２１と第二のブラスタ２２とを交互に駆動する駆動部５ａを有する熱交換器１を提供する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】