特開 2022-44948 熱交換器および排煙処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022044948

(43)【公開日】2022-03-18

(54)【発明の名称】熱交換器および排煙処理装置

(51)【国際特許分類】

   F23J 15/00 20060101AFI20220311BHJP

   F28F 21/08 20060101ALI20220311BHJP

   F28F 9/26 20060101ALI20220311BHJP

【ＦＩ】

F23J15/00 F

F28F21/08 F

F28F9/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020150356

(22)【出願日】2020-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】315016723

【氏名又は名称】三菱重工パワー環境ソリューション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 伸太郎

(72)【発明者】

【氏名】徳重 信

(72)【発明者】

【氏名】田中 崇雄

(72)【発明者】

【氏名】柳瀬 研治

(72)【発明者】

【氏名】仮屋 英治

(72)【発明者】

【氏名】荒若 宏人

(72)【発明者】

【氏名】吉田 輝

(72)【発明者】

【氏名】平山 涼介

(72)【発明者】

【氏名】三坂 環奈

【テーマコード（参考）】

3K070

3L065

【Ｆターム（参考）】

3K070DA04

3K070DA48

3K070DA53

3K070DA58

3L065FA19

(57)【要約】

【課題】熱交換器および排煙処理装置において、伝熱管における腐食の発生を抑制することで耐久性の向上を図る。
【解決手段】排ガス通路に排ガスの流れ方向に沿って配置される第１伝熱管を有する第１熱交換部と、第１熱交換部より排ガスの流れ方向の上流側の排ガス通路に排ガスの流れ方向に沿って配置される第２伝熱管を有する第２熱交換部と、第１伝熱管における排ガスの流れ方向における下流側の端部に熱媒体を供給する第１供給ラインと、第１伝熱管における排ガスの流れ方向における上流側の端部から第２伝熱管における排ガスの流れ方向における上流側の端部に熱媒体を供給する第２供給ラインと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排ガス通路に排ガスの流れ方向に沿って配置される第１伝熱管を有する第１熱交換部と、
前記第１熱交換部より前記排ガスの流れ方向の上流側の前記排ガス通路に前記排ガスの流れ方向に沿って配置される第２伝熱管を有する第２熱交換部と、
前記第１伝熱管における前記排ガスの流れ方向における下流側の端部に熱媒体を供給する第１供給ラインと、
前記第１伝熱管における前記排ガスの流れ方向における上流側の端部から前記第２伝熱管における前記排ガスの流れ方向における上流側の端部に前記熱媒体を供給する第２供給ラインと、
を備える熱交換器。

【請求項2】

前記第１供給ラインは、熱回収された前記熱媒体を直接前記第１伝熱管に供給する、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記第２熱交換部より前記排ガスの流れ方向の上流側の前記排ガス通路に前記排ガスの流れ方向に沿って配置される第３伝熱管を有する第３熱交換部を有し、前記第１供給ラインは、前記第３伝熱管から前記第１伝熱管に前記熱媒体を供給する、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項4】

熱回収された前記熱媒体を直接前記第３伝熱管における前記排ガスの流れ方向における上流側の端部に供給する第３供給ラインを有し、前記第１供給ラインは、前記第３伝熱管における前記排ガスの流れ方向における下流側の端部から前記第１伝熱管に前記熱媒体を供給する、
請求項３に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記第３伝熱管は、ステンレス鋼により形成される、
請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項6】

排ガスの熱の一部を回収する熱回収装置と、
熱回収後の前記排ガスに含まれるばいじんを除去する集塵装置と、
集塵後の前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、
脱硫後の前記排ガスを再加熱する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器が適用される再加熱器と、
を備える排煙処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、排煙処理装置などで使用される熱交換器、熱交換器を備える排煙処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

火力発電設備などに設けられる排煙処理装置は、熱回収装置と、電気集塵装置と、脱硫装置と、再加熱装置などから構成される。排煙処理装置にて、ボイラから排出される排ガスは、電気集塵装置により含有するばいじんが除去され、脱硫装置により含有する亜硫酸ガスが除去される。このとき、熱回収装置は、排ガスから熱を回収する。再加熱装置は、熱回収装置が回収した熱により脱硫後の排ガスを再加熱し、白煙の排出を抑制する。

【0003】

再加熱装置は、排ガス通路に配置される複数の伝熱管を有する。再加熱装置は、複数の伝熱管内に高温の熱媒体を流動させ、熱媒体と排ガス通路を流れる排ガスとの間で熱交換することで、排ガスを加熱して昇温する。再加熱装置は、完全向流方式として、排ガス通路を流れる排ガスの流れ方向に対向するように、伝熱管内に熱媒体を流動させる。すなわち、排ガス通路を流れる排ガスの流れ方向と、伝熱管内を流れる熱媒体の流れ方向とを逆方向にすることで、温度差を最も効率良く利用して熱交換を行う。

【0004】

ところが、再加熱装置に流入する排ガスは、腐食性不純物含有ミストが含まれる。そのため、再加熱装置の入口側に配置される伝熱管は、腐食性不純物含有ミストの付着と蒸発の事象が繰り返し生じている。すると、伝熱管に対して、腐食性不純物の濃縮と乾湿が繰り返し行われることで、早期腐食してしまうおそれがある。このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された熱交換器は、高温予熱向流方式であって、高温加熱部および低温加熱部より排ガスの流れ方向の上流側に予熱部を設けることで、再加熱装置の入口側における排ガスの温度を上昇させ、伝熱管の早期腐食を抑制するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６６３２１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した従来の再加熱装置は、排ガスの流れ方向に沿って予熱部、低温加熱部、高温加熱部の順に配置し、熱媒体を予熱部、高温加熱部、低温加熱部の順に流動させる。すなわち、排ガスの流れ方向に対する熱媒体の流れ方向は、予熱部で同方向、高温加熱部および低温加熱部で逆方向となる。そのため、熱交換効率が低下してしまう。また、予熱部に隣接する低温加熱部の伝熱管は、最も低温の熱媒体が流れることとなり、伝熱管の腐食が発生しやすいという課題がある。

【0007】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管における腐食の発生を抑制することで耐久性の向上を図る熱交換器および排煙処理装置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】

上記の目的を達成するための本開示の熱交換器は、排ガス通路に排ガスの流れ方向に沿って配置される第１伝熱管を有する第１熱交換部と、前記第１熱交換部より前記排ガスの流れ方向の上流側の前記排ガス通路に前記排ガスの流れ方向に沿って配置される第２伝熱管を有する第２熱交換部と、前記第１伝熱管における前記排ガスの流れ方向における下流側の端部に熱媒体を供給する第１供給ラインと、前記第１伝熱管における前記排ガスの流れ方向における上流側の端部から前記第２伝熱管における前記排ガスの流れ方向における上流側の端部に前記熱媒体を供給する第２供給ラインと、を備える。

【0009】

また、本開示の排煙処理装置は、排ガスの熱の一部を回収する熱回収装置と、熱回収後の前記排ガスに含まれるばいじんを除去する集塵装置と、集塵後の前記排ガスに含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫装置と、脱硫後の前記排ガスを再加熱する前記熱交換器が適用される再加熱器と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示の熱交換器および排煙処理装置によれば、伝熱管における腐食の発生を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態の排煙処理装置を表す概略構成図である。

【図2】図２は、第１実施形態の熱交換器としての再加熱装置を表す概略構成図である。

【図3】図３は、第２実施形態の熱交換器としての再加熱装置を表す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0013】

＜第１実施形態＞
［排煙処理装置］
図１は、第１実施形態の排煙処理装置を表す概略構成図である。

【0014】

第１実施形態において、図１に示すように、排煙処理装置１００は、各種の発電プラントや工場などにて、ボイラ１１１から排出される排ガス（排煙）Ｇが煙突１１２から放出される過程で、排ガスＧに含まれるばいじんや硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去するものである。

【0015】

排煙処理装置１００は、熱回収装置１０１と、電気集塵装置１０２と、送風装置（誘引通風機）１０３と、脱硫装置１０４と、再加熱装置１０５と、送風装置（脱硫通風機）１０６とを備える。送風装置１０３，１０６が駆動することで、ボイラ１１１から排出される排ガスＧは、熱回収装置１０１、電気集塵装置１０２、脱硫装置１０４、再加熱装置１０５を通って煙突１１２に送られる。なお、熱回収装置１０１の上流側に脱硝装置を設けてもよい。

【0016】

ボイラ１１１は、２つの排ガス通路１２１ａ，１２１ｂが設けられる。排ガス通路１２１ａは、熱回収装置１０１ａと電気集塵装置１０２ａと送風装置１０３ａが設けられ、排ガス通路１２１ｂは、熱回収装置１０１ｂと電気集塵装置１０２ｂと送風装置１０３ｂが設けられる。２つの排ガス通路１２１ａ，１２１ｂは、下流側が排ガス通路１２１ｃに合流する。排ガス通路１２１ｃは、脱硫装置１０４と再加熱装置１０５が設けられる。排ガス通路１２１ｃは、下流側が２つの排ガス通路１２１ｄ，１２１ｅに分岐する。排ガス通路１２１ｄは、送風装置１０６ａが設けられ、排ガス通路１２１ｅは、送風装置１０６ｂが設けられる。２つの排ガス通路１２１ｄ，１２１ｅは、下流側が排ガス通路１２１ｆに合流する。排ガス通路１２１ｆは、煙突１１２に連結される。また、排ガス通路１２１ｃにおける脱硫装置１０４の上流側と排ガス通路１２１ｆとを連結する排ガス通路１２１ｇが設けられる。排ガス通路１２１ｇは、開閉弁１２２が設けられる。

【0017】

熱回収装置１０１（１０１ａ，１０１ｂ）は、ボイラ１１１から排出された排ガスＧ（例えば、約１４０℃）と熱媒体（水や蒸気など）との間で熱交換することで、排ガスＧから熱を回収する。熱回収装置１０１で熱回収された排ガスＧ（例えば、約９０℃）は、電気集塵装置１０２（１０２ａ，１０２ｂ）に導入される。電気集塵装置１０２は、排ガスＧからばいじんを除去する。

【0018】

電気集塵装置１０２でばいじんが除去された排ガスＧは、脱硫装置１０４に導入される。脱硫装置１０４は、石灰石（ＣａＣＯ_３）により、排ガスＧ中の硫黄酸化物を吸収除去し、副生成物として石膏（ＣａＳＯ_４．２Ｈ_２Ｏ）を生成する。脱硫装置１０４は、ミストエリミネータ１２３を有する。ミストエリミネータ１２３は、脱硫後の排ガスＧからミストを除去する。

【0019】

脱硫装置１０４により脱硫処理された排ガスＧ（例えば、約５０℃）は、ガスガスヒータの再加熱装置１０５に導入される。再加熱装置１０５は、熱回収装置１０１との間で熱媒体を循環する過程で、熱回収装置１０１により回収された熱により排ガスＧを再加熱する。熱回収装置１０１と再加熱装置１０５とは、第１熱媒体循環ラインＬ１１および第２熱媒体循環ラインＬ１２により連結される。第１熱媒体循環ラインＬ１１は、循環ポンプ１３１が設けられる。循環ポンプ１３１を駆動することで、再加熱装置１０５の熱媒体を第１熱媒体循環ラインＬ１１により熱回収装置１０１に戻す。第２熱媒体循環ラインＬ１２は、ヒータ１３２が設けられる。循環ポンプ１３１により熱回収装置１０１の熱媒体を第２熱媒体循環ラインＬ１２により再加熱装置１０５に供給する。この過程で、必要に応じてヒータ１３２を作動することで、熱媒体を加熱する。

【0020】

排ガスＧは、脱硫装置１０４で脱硫処理されることで温度が低下し、低温のままでは拡散しにくく白煙になるおそれがある。再加熱装置１０５は、拡散および白煙低減を目的として排ガスＧを再加熱することで昇温（例えば、約９０℃）させ、煙突１１２から大気に放出する。

【0021】

［再加熱装置の構成］
図２は、第１実施形態の熱交換器としての再加熱装置を表す概略構成図である。第１実施形態では、本発明の熱交換器を、上述した排煙処理装置１００における再加熱装置１０５に適用して説明する。

【0022】

図２に示すように、再加熱装置１０５は、中温予熱方式の熱交換器である。再加熱装置１０５は、高温加熱部（第１熱交換部）１１と、低温加熱部（第２熱交換部）１２とを備える。高温加熱部１１および低温加熱部１２は、排ガス通路１２１ｃに配置される。

【0023】

高温加熱部１１は、複数の第１伝熱管２１を有する。第１伝熱管２１は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に沿って配置される。第１伝熱管２１は、排ガスＧの流れ方向の下流側に位置する端部２１ａが第１ヘッダ２２に連結され、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する端部２１ｂが第２ヘッダ２３に連結される。

【0024】

低温加熱部１２は、高温加熱部１１より排ガスＧの流れ方向の上流側に配置される。低温加熱部１２は、複数の第２伝熱管３１を有する。第２伝熱管３１は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に沿って配置される。第２伝熱管３１は、排ガスＧの流れ方向の下流側に位置する端部３１ａが第１ヘッダ３２に連結され、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する端部３１ｂが第２ヘッダ３３に連結される。

【0025】

第２熱媒体循環ライン（第１供給ライン）Ｌ１２は、下流側の端部が高温加熱部１１の第１ヘッダ２２に接続される。接続ライン（第２供給ライン）Ｌ２１は、一端部が高温加熱部１１の第２ヘッダ２３に接続され、他端部が低温加熱部１２の第２ヘッダ３３に接続される。第１熱媒体循環ラインＬ１１は、上流側の端部が低温加熱部１２の第１ヘッダ３２に接続される。

【0026】

また、第１熱媒体循環ラインＬ１１は、循環ポンプ１３１とドレンタンク１３３が設けられ、第２熱媒体循環ラインＬ１２は、ヒータ１３２が設けられる。そして、蒸気供給源（図示略）からヒータ１３２、ドレンタンク１３３に対して蒸気ラインＬ１３が設けられ、ドレンタンク１３３に蒸気ドレンラインＬ１４が設けられる。そして、蒸気ラインＬ１３は、開閉弁１３４が設けられる。

【0027】

そのため、熱回収された高温の熱媒体は、第２熱媒体循環ラインＬ１２から直接高温加熱部１１の第１伝熱管２１における排ガスＧの流れ方向における下流側の端部２１ａに供給される。第１伝熱管２１の熱媒体は、排ガスＧの流れ方向における上流側の端部２１ｂから接続ラインＬ２１により低温加熱部１２の第２伝熱管３１における排ガスＧの流れ方向における上流側の端部３１ｂに供給される。第２伝熱管３１の熱媒体は、第１熱媒体循環ラインＬ１１に排出される。

【0028】

［再加熱装置の作動］
熱回収装置１０１（１０１ａ，１０１ｂ）は、排ガスＧ（例えば、約１４０℃）と熱媒体（例えば、約８０℃）との間で熱交換することで、排ガスＧから熱を回収する。熱が回収された排ガスＧ（例えば、約９０℃）は、電気集塵装置１０２および脱硫装置１０４（いずれも、図１参照）を通って再加熱装置１０５に流れる。一方、熱を回収した熱媒体（例えば、約１２０℃）は、第２熱媒体循環ラインＬ１２により再加熱装置１０５に送られる。

【0029】

再加熱装置１０５にて、熱媒体（例えば、約１２０℃）は、第２熱媒体循環ラインＬ１２から直接高温加熱部１１の第１ヘッダ２２に導入され、複数の第１伝熱管２１の端部２１ａに供給される。高温加熱部１１は、熱媒体が端部２１ａから端部２１ｂに流れるとき、排ガス通路１２１ｃを流れる排ガスＧとの間で熱交換することで、排ガスＧを加熱する。このとき、熱媒体の流れ方向は、排ガスＧの流れ方向と逆方向になる。

【0030】

高温加熱部１１で熱交換した熱媒体（例えば、約９０℃）は、第１伝熱管２１から第２ヘッダ２３に排出される。第２ヘッダ２３に排出された熱媒体は、接続ラインＬ２１により低温加熱部１２の第２ヘッダ３３から複数の第２伝熱管３１の端部３１ｂに供給される。低温加熱部１２は、熱媒体が端部３１ｂから端部３１ａに流れるとき、排ガス通路１２１ｃを流れる排ガスＧとの間で熱交換することで、排ガスＧを加熱する。このとき、熱媒体の流れ方向は、排ガスＧの流れ方向と同方向になる。

【0031】

高温加熱部１１で熱交換した熱媒体は、接続ラインＬ２１により低温加熱部１２の第２ヘッダ３３に供給され、複数の第２伝熱管３１における排ガスＧの上流の端部３１ｂに供給される。そして、熱媒体は、複数の第２伝熱管３１を排ガスＧの流れ方向と同方向に流れる。そのため、低温加熱部１２は、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する第２伝熱管３１の温度が上昇しやすくなり、排ガスＧに同伴する腐食性不純物含有ミストの蒸発が促進される。すると、第２伝熱管３１への腐食性不純物の付着が抑制され、早期腐食が抑制される。

【0032】

その後、低温加熱部１２で熱交換した熱媒体（例えば、約８０℃）は、第２伝熱管３１から第１ヘッダ３２に排出される。再加熱装置１０５で加熱された排ガスＧ（例えば、約９０℃）は、煙突１１２（図１参照）で処理される。一方、熱を放出した熱媒体（例えば、約８０℃）は、第１ヘッダ３２から第１熱媒体循環ラインＬ１１に排出され、第１熱媒体循環ラインＬ１１により熱回収装置１０１に送られる。

【0033】

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態の熱交換器としての再加熱装置を表す概略構成図である。第２実施形態では、本発明の熱交換器を、上述した排煙処理装置１００に適用して説明する。

【0034】

［再加熱装置の構成］
図３に示すように、再加熱装置１０５Ａは、高温予熱並流方式の熱交換器である。再加熱装置１０５Ａは、高温加熱部（第１熱交換部）１１と、低温加熱部（第２熱交換部）１２、高温予熱部（第３熱交換部）１３とを備える。高温加熱部１１と低温加熱部１２と高温予熱部１３は、排ガス通路１２１ｃに配置される。

【0035】

高温加熱部１１は、複数の第１伝熱管２１を有する。第１伝熱管２１は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に沿って配置される。第１伝熱管２１は、排ガスＧの流れ方向の下流側に位置する端部２１ａが第１ヘッダ２２に連結され、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する端部２１ｂが第２ヘッダ２３に連結される。

【0036】

低温加熱部１２は、高温加熱部１１より排ガスＧの流れ方向の上流側に配置される。低温加熱部１２は、複数の第２伝熱管３１を有する。第２伝熱管３１は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に沿って配置される。第２伝熱管３１は、排ガスＧの流れ方向の下流側に位置する端部３１ａが第１ヘッダ３２に連結され、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する端部３１ｂが第２ヘッダ３３に連結される。

【0037】

高温予熱部１３は、低温加熱部１２より排ガスＧの流れ方向の上流側に配置される。高温予熱部１３は、複数の第３伝熱管４１を有する。第３伝熱管４１は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に沿って配置される。第３伝熱管４１は、排ガスＧの流れ方向の下流側に位置する端部４１ａが第１ヘッダ４２に連結され、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する端部４１ｂが第２ヘッダ４３に連結される。

【0038】

第２熱媒体循環ライン（第３供給ライン）Ｌ１２は、下流側の端部が高温予熱部１３の第２ヘッダ４３に接続される。接続ライン（第３供給ライン）Ｌ２２は、一端部が高温予熱部１３の第１ヘッダ４２に接続され、他端部が高温加熱部１１の第１ヘッダ２２に接続される。接続ライン（第２供給ライン）Ｌ２１は、一端部が高温加熱部１１の第２ヘッダ２３に接続され、他端部が低温加熱部１２の第２ヘッダ３３に接続される。第１熱媒体循環ラインＬ１１は、上流側の端部が低温加熱部１２の第１ヘッダ３２に接続される。

【0039】

上述したように、高温加熱部１１は、第１伝熱管２１を有し、低温加熱部１２は、第２伝熱管３１を有し、高温予熱部１３は、第３伝熱管４１を有する。ここで、第１伝熱管２１と第２伝熱管３１と第３伝熱管４１は、円筒管の外周面にらせん形状をなすフィンが固定されたフィンチューブであるが、フィンがらせん形状をなすフィンチューブに限定されるものではなく、また、フィンのないチューブであってもよい。そして、第１伝熱管２１および第２伝熱管３１は、炭素鋼（耐硫酸鋼）で製作することが好ましく、第３伝熱管４１は、ステンレス鋼で製作することが好ましい。すなわち、ステンレスは、伝熱性能が良くないものの、耐食性に優れており、更なる耐食性向上を図る必要がある場合には、ステンレス鋼が好ましい。

【0040】

そのため、熱回収された高温の熱媒体は、第２熱媒体循環ラインＬ１２から直接高温予熱部１３の第３伝熱管４１における排ガスＧの流れ方向における上流側の端部４１ｂに供給される。第３伝熱管４１の熱媒体は、排ガスＧの流れ方向における下流側の端部４１ａから接続ラインＬ２２により高温加熱部１１の第１伝熱管２１における排ガスＧの流れ方向における下流側の端部２１ａに供給される。第１伝熱管２１の熱媒体は、排ガスＧの流れ方向における上流側の端部２１ｂから接続ラインＬ２１により低温加熱部１２の第２伝熱管３１における排ガスＧの流れ方向における上流側の端部３１ｂに供給される。第２伝熱管３１の熱媒体は、第１熱媒体循環ラインＬ１１に排出される。

【0041】

［再加熱装置の作動］
熱回収装置１０１（１０１ａ，１０１ｂ）は、排ガスＧ（例えば、約１４０℃）と熱媒体（例えば、約８０℃）との間で熱交換することで、排ガスＧから熱を回収する。熱が回収された排ガスＧ（例えば、約９０℃）は、電気集塵装置１０２および脱硫装置１０４（いずれる図１参照）を通って再加熱装置１０５Ａに流れる。一方、熱を回収した熱媒体（例えば、約１２０℃）は、第２熱媒体循環ラインＬ１２により再加熱装置１０５Ａに送られる。

【0042】

再加熱装置１０５Ａにて、熱媒体（例えば、約１２０℃）は、第２熱媒体循環ラインＬ１２から直接高温予熱部１３の第２ヘッダ４３に導入され、複数の第３伝熱管４１の端部４１ｂに供給される。高温予熱部１３は、熱媒体が端部４１ｂから端部４１ａに流れるとき、排ガス通路１２１ｃを流れる排ガスＧとの間で熱交換することで、排ガスＧを加熱する。このとき、熱媒体の流れ方向は、排ガスＧの流れ方向と同方向になる。

【0043】

熱回収装置１０１で熱回収された熱媒体は、第２熱媒体循環ラインＬ１２から直接高温予熱部１３の第２ヘッダ４３に供給され、複数の第３伝熱管４１における排ガスＧの上流の端部４１ｂに供給される。そして、熱媒体は、排ガスＧの流れ方向と同方向に流れる。そのため、高温予熱部１３は、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する第３伝熱管４１の温度が上昇しやすくなり、排ガスＧに同伴する腐食性不純物含有ミストの蒸発が促進される。すると、第３伝熱管４１への腐食性不純物の付着が抑制され、早期腐食が抑制される。

【0044】

高温予熱部１３で熱交換した熱媒体（例えば、約１１０℃）は、第３伝熱管４１から第１ヘッダ４２に排出される。第１ヘッダ４２に排出された熱媒体は、接続ラインＬ２２により高温加熱部１１の第１ヘッダ２２から複数の第１伝熱管２１の端部２１ａに供給される。高温加熱部１１は、熱媒体が端部２１ａから端部２１ｂに流れるとき、排ガス通路１２１ｃを流れる排ガスＧとの間で熱交換することで、排ガスＧを加熱する。このとき、熱媒体の流れ方向は、排ガスＧの流れ方向と逆方向になる。

【0045】

高温加熱部１１で熱交換した熱媒体（例えば、約９５℃）は、第１伝熱管２１から第２ヘッダ２３に排出される。第２ヘッダ２３に排出された熱媒体は、接続ラインＬ２１により低温加熱部１２の第２ヘッダ３３から複数の第２伝熱管３１の端部３１ｂに供給される。低温加熱部１２は、熱媒体が端部３１ｂから端部３１ａに流れるとき、排ガス通路１２１ｃを流れる排ガスＧとの間で熱交換することで、排ガスＧを加熱する。このとき、熱媒体の流れ方向は、排ガスＧの流れ方向と同方向になる。

【0046】

高温加熱部１１で熱交換した熱媒体は、接続ラインＬ２１により低温加熱部１２の第２ヘッダ３３に供給され、複数の第２伝熱管３１における排ガスＧの上流側の端部３１ｂに供給される。そして、熱媒体は、排ガスＧの流れ方向と同方向に流れる。そのため、低温加熱部１２は、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する第２伝熱管３１の温度が上昇しやすくなり、排ガスＧに同伴する腐食性不純物含有ミストの蒸発が促進される。すると、第２伝熱管３１への腐食性不純物の付着が抑制され、早期腐食が抑制される。

【0047】

その後、低温加熱部１２で熱交換した熱媒体（例えば、約８０℃）は、第２伝熱管３１から第１ヘッダ３２に排出される。熱を放出した熱媒体（例えば、約８０℃）は、第１ヘッダ３２から第１熱媒体循環ラインＬ１１に排出され、第１熱媒体循環ラインＬ１１により熱回収装置１０１に送られる。一方、再加熱装置１０５Ａで加熱された排ガスＧ（例えば、約９０℃）は、煙突１１２（図１参照）で処理される。

【0048】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る熱交換器は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に沿って配置される第１伝熱管２１を有する高温加熱部（第１熱交換部）１１と、高温加熱部１１より排ガスＧの流れ方向の上流側の排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に沿って配置される第２伝熱管３１を有する低温加熱部（第２熱交換部）１２と、第１伝熱管２１における排ガスＧの流れ方向における下流側の端部２１ａに熱媒体を供給する第２熱媒体循環ラインＬ１２または接続ラインＬ２２（第１供給ライン）と、第１伝熱管２１における排ガスＧの流れ方向における上流側の端部２１ｂから第２伝熱管３１における排ガスＧの流れ方向における上流側の端部３１ｂに熱媒体を供給する接続ライン（第２供給ライン）Ｌ２１とを備える。

【0049】

第１の態様に係る熱交換器は、高温の熱媒体が第２伝熱管３１における排ガスＧの流れ方向における上流側の端部３１ｂに供給され、複数の第２伝熱管３１を排ガスＧの流れ方向と同方向に流れる。そのため、低温加熱部１２は、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する第２伝熱管３１の温度が上昇しやすくなり、排ガスＧに同伴する腐食性不純物含有ミストの蒸発が促進される。その結果、第２伝熱管３１への腐食性不純物の付着が抑制され、第２伝熱管３１における腐食の発生を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

【0050】

第２の態様に係る熱交換器は、第２熱媒体循環ラインＬ１２は、熱回収された熱媒体を直接第１伝熱管２１に供給する。これにより、高温加熱部１１により排ガスを効率良く再加熱することができる。

【0051】

第３の態様に係る熱交換器は、低温加熱部１２より排ガスＧの流れ方向の上流側の排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に沿って配置される第３伝熱管４１を有する高温予熱部（第３熱交換部）１３を有し、接続ラインＬ２２は、第３伝熱管４１から第１伝熱管２１に熱媒体を供給する。これにより、高温の熱媒体を高温加熱部１１に供給することができ、高温加熱部１１により排ガスを効率良く再加熱することができる。

【0052】

第４の態様に係る熱交換器は、熱回収された熱媒体を第２熱媒体循環ラインＬ１２（第３供給ライン）により直接第３伝熱管４１における排ガスＧの流れ方向における上流側の端部４１ｂに供給し、接続ラインＬ２２は、第３伝熱管４１における排ガスＧの流れ方向における下流側の端部４１ａから第１伝熱管２１に熱媒体を供給する。これにより、高温の熱媒体が第３伝熱管４１における排ガスＧの流れ方向における上流側の端部４１ｂに供給され、複数の第３伝熱管４１を排ガスＧの流れ方向と同方向に流れる。そのため、高温予熱部１３は、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する第３伝熱管４１の温度が上昇しやすくなり、第２伝熱管３１への腐食性不純物の付着が抑制される。

【0053】

第５の態様に係る熱交換器は、第３伝熱管４１は、ステンレス鋼により形成される。これにより、第３伝熱管４１の腐食を抑制して耐久性の向上を図ることができる。

【0054】

第６の態様に係る排煙処理装置は、排ガスＧの熱の一部を回収する熱回収装置１０１と、熱回収後の排ガスＧに含まれるばいじんを除去する電気集塵装置１０２と、集塵後の排ガスＧに含まれる硫黄酸化物を除去する脱硫装置１０４と、脱硫後の排ガスＧを再加熱する再加熱装置１０５とを備える。これにより、再加熱装置１０５にて、低温加熱部１２は、排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する第２伝熱管３１の温度が上昇しやすくなり、排ガスＧに同伴する腐食性不純物含有ミストの蒸発が促進される。その結果、第２伝熱管３１への腐食性不純物の付着が抑制され、第２伝熱管３１における腐食の発生を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

【0055】

なお、上述した実施形態にて、再加熱装置１０５は、高温加熱部１１と低温加熱部１２を備え、再加熱装置１０５Ａは、高温加熱部１１と低温加熱部１２と高温予熱部１３を備える。この場合、第１伝熱管２１、第２伝熱管３１、第３伝熱管４１の長さや本数は、使用形態に応じて適宜設定すればよいものである。

【0056】

また、上述した実施形態では、本発明の熱交換器を排煙処理装置１００の再加熱装置１０５に適用して説明したが、別の熱交換装置に適用してもよい。

【符号の説明】

【0057】

１１ 高温加熱部（第１熱交換部）
１２ 低温加熱部（第２熱交換部）
１３ 高温予熱部（第３熱交換部）
２１ 第１伝熱管
２１ａ，２１ｂ 端部
２２ 第１ヘッダ
２３ 第２ヘッダ
３１ 第２伝熱管
３１ａ，３１ｂ 端部
３２ 第１ヘッダ
３３ 第２ヘッダ
４１ 第３伝熱管
４１ａ，４１ｂ 端部
４２ 第１ヘッダ
４３ 第２ヘッダ
１００ 排煙処理装置
１０１，１０１ａ，１０１ｂ 熱回収装置
１０２，１０２ａ，１０２ｂ 電気集塵装置
１０３，１０３ａ，１０３ｂ 送風装置
１０４ 脱硫装置
１０５，１０５Ａ 再加熱装置（熱交換器）
１０６，１０６ａ，１０６ｂ 送風装置
１１１ ボイラ
１１２ 煙突
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄ，１２１ｅ，１２１ｆ，１２１ｇ 排ガス通路
１２２ 開閉弁
１２３ ミストエリミネータ
１３１ 循環ポンプ
１３２ ヒータ
１３３ ドレンタンク
１３４ 開閉弁
Ｌ１１ 第１熱媒体循環ライン
Ｌ１２ 第２熱媒体循環ライン（第１供給ライン、第３供給ライン）
Ｌ１３ 蒸気ライン
Ｌ１４ 蒸気ドレンライン
Ｌ２１ 接続ライン（第２供給ライン）
Ｌ２２ 接続ライン（第１供給ライン）
Ｇ 排ガス

【図1】

【図2】

【図3】