特開 2024-4383 伝熱管および熱交換器並びに排煙処理装置、伝熱管の製造方法

(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】P2024004383

(43)【公開日】2024-01-16

(54)【発明の名称】伝熱管および熱交換器並びに排煙処理装置、伝熱管の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 19/04 20060101AFI20240109BHJP

   F23J 15/00 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

F28F19/04 A

F23J15/00 F

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022104026

(22)【出願日】2022-06-28

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-02-13

(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】弁理士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】齋藤 隆行

(72)【発明者】

【氏名】荒若 宏人

(72)【発明者】

【氏名】中西 環奈

(72)【発明者】

【氏名】田中 崇雄

【テーマコード（参考）】

3K070

【Ｆターム（参考）】

3K070DA03

3K070DA04

3K070DA07

3K070DA16

3K070DA23

3K070DA30

3K070DA48

3K070DA53

(57)【要約】

【課題】バンドルおよび熱交換器並びに排煙処理装置、伝熱管の接続方法において、伝熱管の連結作業の作業性の向上を図る。
【解決手段】伝熱管本体と、伝熱管本体と異なる材料で形成されて伝熱管本体における長手方向の端部に溶接により接続される連結管と、伝熱管本体と連結管との接続部の外側を被覆する被覆部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

伝熱管本体と、
前記伝熱管本体と異なる材料で形成されて前記伝熱管本体における長手方向の端部に溶接により接続される連結管と、
前記伝熱管本体と前記連結管との接続部の外側を被覆する被覆部と、
を備える伝熱管。

【請求項2】

前記連結管は、一端部がヘッダに連結される筒形状をなすスタブであり、前記伝熱管本体の端面と前記スタブにおける他端部の端面とが接触した状態で溶接により接続される、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項3】

前記連結管は、一端部が一対の前記伝熱管本体の端部同士を連結する湾曲管であり、一対の前記伝熱管本体の端面と前記湾曲管における各端部の端面とが接触した状態で溶接により接続される、
請求項１または請求項２に記載の伝熱管。

【請求項4】

前記被覆部は、前記伝熱管本体と前記連結管との接続部を周囲の腐食環境から保護する、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項5】

前記被覆部は、前記伝熱管本体と前記連結管との接続部から、前記伝熱管本体の長手方向および前記連結管の長手方向に所定長さを有する、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項6】

前記被覆部は、膜厚が４００μｍ以上である、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項7】

排ガス通路を形成するダクトケーシングと、
熱媒体の入口部が設けられる入口ヘッダと、
前記熱媒体の出口部が設けられる出口ヘッダと、
前記排ガス通路に配置されて前記入口ヘッダと前記出口ヘッダとを連結する請求項１に記載の伝熱管と、
を備える熱交換器。

【請求項8】

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７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。

【請求項9】

伝熱管本体の端部と前記伝熱管本体と異なる材料で形成された連結管の端部とを溶接により接続する工程と、
前記伝熱管本体と前記連結管との接続部の外側を被覆する工程と、
を有する伝熱管の接続方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、伝熱管、熱交換器、排煙処理装置、伝熱管の接続方法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。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。従来の再加熱装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１－９９４１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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、腐食してしまうおそれがある。そこで、伝熱管の材料として、ステンレス鋼を適用することが考えられる。

【0006】

この場合、炭素鋼で形成されるヘッダにステンレス鋼で形成される伝熱管を溶接により連結する必要がある。ところが、ヘッダを構成する炭素鋼と伝熱管を構成するステンレスとは、異なる材料であることから、電位差により腐食が発生する。

【0007】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管の連結作業の作業性の向上を図る伝熱管、熱交換器、排煙処理装置、伝熱管の接続方法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伝熱管は、伝熱管本体と、前記伝熱管本体と異なる材料で形成されて前記伝熱管本体における長手方向の端部に溶接により接続される連結管と、前記伝熱管本体と前記連結管との接続部の外側を被覆する被覆部と、を備える。

【0009】

また、本開示の熱交換器は、排ガス通路を形成するダクトケーシングと、熱媒体の入口部が設けられる入口ヘッダと、前記熱媒体の出口部が設けられる出口ヘッダと、前記排ガス通路に配置されて前記入口ヘッダと前記出口ヘッダとを連結する前記伝熱管と、を備える。

【0010】

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装置と、を備える。

【0011】

また、本開示の伝熱管の接続方法は、伝熱管本体の端部と前記伝熱管本体と異なる材料で形成された連結管の端部とを溶接により接続する工程と、前記伝熱管本体と前記連結管との接続部の外側を被覆する工程と、を有する。

【発明の効果】

【0012】

本開示のバンドルおよび熱交換器並びに排煙処理装置、伝熱管の接続方法によれば、伝熱管の連結作業の作業性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本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、本実施形態の再加熱装置を表す概略構成図である。

【図3】図３は、再加熱装置を表す概略側面図である。

【図4】図４は、再加熱装置を表す概略平面図である。

【図5】図５は、本実施形態の伝熱管を表す概略図である。

【図6】図６は、本実施形態の再加熱装置における伝熱管の構成を表す表である。

【図7】図７は、高温予熱部を表す概略側面図である。

【図8】図８は、高温予熱部を表す概略正面図である。

【図9】図９は、連結前のヘッダと伝熱管との関係を表す断面図である。

【図10】図１０は、連結後のヘッダと伝熱管との連結部を表す断面図である。

【図11】図１１は、ヘッダに連結される伝熱管の上端部を表す断面図である。

【図12】図１２は、隣接する伝熱管同士の下端部の連結部を表す断面図である。

【図13】図１３は、フランジ接手と伝熱管との関係を表すヘッダ周辺部の断面図である。

【図14】図１４は、フランジ接手と伝熱管との関係を表すヘッダ周辺部の断面図である。

【図15】図１５は、高温予熱部におけるヘッダと伝熱管の関係を表す概略図である。

【図16】図１６は、高温予熱部に対する水張状態を表す概略図である。

【図17】図１７は、伝熱管への水張方法を説明するための概略断面図である。

【図18】図１８は、高温予熱部の要部を表す概略正面図である。

【図19】図１９は、高温予熱部の要部を表す水平断面図である。

【図20】図２０は、高温予熱部における伝熱管の支持部を表す縦断面図である。

【図21】図２１は、高温予熱部における伝熱管の支持部を表す水平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

［排煙処理装置］
図１は、本実施形態の排煙処理装置を表す概略構成図である。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

熱回収装置１０１（１０１ａ，１０１ｂ）は、ボイラ１１１から排出された排ガスＧ（約１４０℃）と熱媒体（水など）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（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。

【0020】

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。

【0021】

脱硫装置１０４により脱硫処理された排ガスＧ（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。

【0022】

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（約９０℃）させ、煙突１１２から大気に放出する。

【0023】

［再加熱装置の概略］
図２は、本実施形態の再加熱装置を表す概略構成図である。本実施形態では、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。

【0024】

図２に示すように、再加熱装置１０５は、高温予熱向流方式の熱交換器である。但し、再加熱装置１０５は、完全向流方式、高温予熱並流方式、中温予熱方式などの他の方式の熱交換器であってもよい。

【0025】

再加熱装置１０５は、高温加熱部１１と、低温加熱部１２と、高温予熱部１３とを有する。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（ガスパス）１２１ｃに配置される。高温加熱部１１と低温加熱部１２と高温予熱部１３は、排ガスＧの流れ方向の下流側から順に配置される。すなわち、高温加熱部１１は、排ガスＧの流れ方向の最下流側に位置し、高温予熱部１３は、排ガスＧの流れ方向の最上流側に位置し、低温加熱部１２は、高温加熱部１１と高温予熱部１３との間に位置する。

【0026】

高温加熱部１１は、複数の第１伝熱管２１と、第１ヘッダ２２と、第２ヘッダ２３とを有する。第１伝熱管２１は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に交差する方向に沿って配置される。第１ヘッダ２２は、排ガスＧの流れ方向の最下流側に位置し、第２ヘッダ２３は、第１ヘッダ２２より排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する。第１ヘッダ２２は、入口ヘッダであり、第２ヘッダ２３は、出口ヘッダである。第１伝熱管２１は、長手方向の一端部が第１ヘッダ２２に連結され、長手方向の他端部が第２ヘッダ２３に連結される。

【0027】

低温加熱部１２は、複数の第２伝熱管３１と、第１ヘッダ３２と、第２ヘッダ３３とを有する。第２伝熱管３１は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に交差する方向に沿って配置される。第１ヘッダ３２は、高温加熱部１１の第２ヘッダ２３より排ガスＧの流れ方向の上流側に位置し、第２ヘッダ３３は、第１ヘッダ３２より排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する。第１ヘッダ３２は、入口ヘッダであり、第２ヘッダ３３は、出口ヘッダである。第２伝熱管３１は、長手方向の一端部が第１ヘッダ３２に連結され、長手方向の他端部が第２ヘッダ３３に連結される。

【0028】

高温予熱部１３は、複数の第３伝熱管４１と、第１ヘッダ４２と、第２ヘッダ４３とを有する。第３伝熱管４１は、排ガス通路１２１ｃに排ガスＧの流れ方向に交差する方向に沿って配置される。第１ヘッダ４２は、低温加熱部１２の第２ヘッダ３３より排ガスＧの流れ方向の上流側に位置し、第２ヘッダ４３は、第１ヘッダ４２より排ガスＧの流れ方向の上流側に位置する。第１ヘッダ４２は、出口ヘッダであり、第２ヘッダ４３は、入口ヘッダである。第３伝熱管４１は、長手方向の一端部が第１ヘッダ４２に連結され、長手方向の他端部が第２ヘッダ４３に連結される。

【0029】

第２熱媒体循環ラインＬ１２は、流れ方向の上流側の端部が熱回収装置１０１（図１参照）に接続され、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。第１熱媒体循環ラインＬ１１は、下流側の端部が熱回収装置１０１（図１参照）に接続され、上流側の端部が低温加熱部１２の第２ヘッダ３３に接続される。高温予熱部１３の第１ヘッダ４２と高温加熱部１１の第１ヘッダ２２とは、第１接続ラインＬ２１よりに接続される。高温加熱部１１の第２ヘッダ２３と低温加熱部１２の第１ヘッダ３２は、第２接続ラインＬ２２よりに接続される。

【0030】

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。

【0031】

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から高温予熱部１３の第２ヘッダ４３に供給される。第２ヘッダ４３に供給された熱媒体は、複数の第３伝熱管４１を通って第１ヘッダ４２に流れる。このとき、第３伝熱管４１を流れる熱媒体は、排ガスＧを高温予熱する。第１ヘッダ４２に流れた熱媒体は、第１接続ラインＬ２１により高温加熱部１１の第１ヘッダ２２に供給される。第１ヘッダ２２に供給された熱媒体は、複数の第１伝熱管２１を通って第２ヘッダ２３に流れる。このとき、第１伝熱管２１を流れる熱媒体は、排ガスＧを高温加熱する。第２ヘッダ２３に流れた熱媒体は、第２接続ラインＬ２２により低温加熱部１２の第１ヘッダ３２に供給される。第１ヘッダ３２に供給された熱媒体は、複数の第２伝熱管３１を通って第２ヘッダ３３に流れる。このとき、第２伝熱管３１を流れる熱媒体は、排ガスＧを低温加熱する。第２ヘッダ３３に流れた熱媒体は、第１熱媒体循環ラインＬ１１に排出される。

【0032】

［再加熱装置の構成］
図３は、再加熱装置を表す概略側面図、図４は、再加熱装置を表す概略平面図である。

【0033】

図３および図４に示すように、再加熱装置１０５は、高温加熱部１１と、低温加熱部１２と、高温予熱部１３とを有する。高温加熱部１１は、第１バンドル５１を有し、高温加熱部１１は、第２バンドル５２を有し、低温加熱部１２は、第３バンドル５３を有する。排ガス通路１２１ｃは、ダクトケーシング６０により区画される。ダクトケーシング６０は、水平方向に沿った矩形の筒形状をなし、内部に排ガス通路１２１ｃが区画され、排ガスＧが水平方向に沿って流れる。

【0034】

第１バンドル５１と第２バンドル５２と第３バンドル５３は、ダクトケーシング６０の上壁部６０ａに連結される。第１バンドル５１と第２バンドル５２と第３バンドル５３は、ダクトケーシング６０の内部に、排ガスＧの流れ方向上流側から下流側に向けて間隔を空けて配置される。

【0035】

すなわち、第１バンドル５１は、第１ヘッダ２２および第２ヘッダ２３がダクトケーシング６０の上壁部６０ａに固定される。第１ヘッダ２２および第２ヘッダ２３は、複数の第１伝熱管２１が下方に延出する。第１バンドル５１は、第１ヘッダ２２および第２ヘッダ２３の下部と複数の第１伝熱管２１が排ガス通路１２１ｃに位置する。第１バンドル５１は、外側に第１ケーシング５４が配置される。第１ケーシング５４は、上端部が第１ヘッダ２２および第２ヘッダ２３に固定される。第１ケーシング５４は、少なくとも複数の第１伝熱管２１の両側に配置され、排ガスＧの流れ方向の上流側と下流側が開口する。なお、第１バンドル５１は、第１ヘッダ２２および第２ヘッダ２３の上部がダクトケーシング６０の外部に露出し、排ガス通路１２１ｃに位置しない。

【0036】

また、第２バンドル５２は、第１ヘッダ３２および第２ヘッダ３３がダクトケーシング６０の上壁部６０ａに固定される。第１ヘッダ３２および第２ヘッダ３３は、複数の第２伝熱管３１が下方に延出する。第２バンドル５２は、第１ヘッダ３２および第２ヘッダ３３の下部と複数の第２伝熱管３１が排ガス通路１２１ｃに位置する。第２バンドル５２は、外側に第２ケーシング５５が配置される。第２ケーシング５５は、上端部が第１ヘッダ３２および第２ヘッダ３３に固定される。第２ケーシング５５は、少なくとも複数の第２伝熱管３１の両側に配置され、排ガスＧの流れ方向の上流側と下流側が開口する。なお、第２バンドル５２は、第１ヘッダ３２および第２ヘッダ３３の上部がダクトケーシング６０の外部に露出し、排ガス通路１２１ｃに位置しない。

【0037】

また、第３バンドル５３は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３がダクトケーシング６０の上壁部６０ａに固定される。第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３は、複数の第３伝熱管４１が下方に延出する。第３バンドル５３は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３の下部と複数の第３伝熱管４１が排ガス通路１２１ｃに位置する。第３バンドル５３は、外側に第３ケーシング５６が配置される。第３ケーシング５６は、上端部が第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３に固定される。第３ケーシング５６は、少なくとも複数の第３伝熱管４１の両側に配置され、排ガスＧの流れ方向の上流側と下流側が開口する。なお、第３バンドル５３は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３の上部がダクトケーシング６０の外部に露出し、排ガス通路１２１ｃに位置しない。

【0038】

第１バンドル５１にて、第１ヘッダ２２は、上部にフランジ接手２４が固定され、第２ヘッダ２３は、上部にフランジ接手２５が固定される。フランジ接手２４は、円筒形状をなし、第１ヘッダ２２の内部に連通する。フランジ接手２５は、円筒形状をなし、第２ヘッダ２３の内部に連通する。フランジ接手２４は、第１ヘッダ２２における長手方向の一端部に配置され、フランジ接手２５は、第２ヘッダ２３における長手方向の他端部に配置される。すなわち、フランジ接手２４とフランジ接手２５とは、排ガスＧの流れ方向に対向しない。

【0039】

第１伝熱管２１は、複数の直線部２１ａと、複数の上部湾曲部２１ｂと、複数の下部湾曲部２１ｃとを有する。複数の直線部２１ａは、隣接するもの同士の上部が上部湾曲部２１ｂに連結され、隣接するもの同士の下部が下部湾曲部２１ｃにより連結される。第１伝熱管２１は、排ガスＧの流れ方向の下流側の直線部２１ａの上端部が第１ヘッダ２２に連結され、排ガスＧの流れ方向の上流側の直線部２１ａの上端部が第２ヘッダ２３に連結される。第１伝熱管２１は、排ガスＧの流れ方向に沿う面方向に沿って配置される。複数の第１伝熱管２１は、排ガスＧの流れ方向に直交する水平方向に間隔を空けて配置されることで、第１伝熱管群が構成される。

【0040】

第２バンドル５２にて、第１ヘッダ３２は、上部にフランジ接手３４が固定され、第２ヘッダ３３は、上部にフランジ接手３５が固定される。フランジ接手３４は、円筒形状をなし、第１ヘッダ３２の内部に連通する。フランジ接手３５は、円筒形状をなし、第２ヘッダ３３の内部に連通する。フランジ接手３４は、第１ヘッダ３２における長手方向の一端部に配置され、フランジ接手３５は、第２ヘッダ３３における長手方向の他端部に配置される。すなわち、フランジ接手３４とフランジ接手３５とは、排ガスＧの流れ方向に対向しない。

【0041】

第２伝熱管３１は、複数の直線部３１ａと、複数の上部湾曲部３１ｂと、複数の下部湾曲部３１ｃとを有する。複数の直線部３１ａは、隣接するもの同士の上部が上部湾曲部３１ｂに連結され、隣接するもの同士の下部が下部湾曲部３１ｃにより連結される。第２伝熱管３１は、排ガスＧの流れ方向の下流側の直線部３１ａの上端部が第１ヘッダ３２に連結され、排ガスＧの流れ方向の上流側の直線部３１ａの上端部が第２ヘッダ３３に連結される。第２伝熱管３１は、排ガスＧの流れ方向に沿う面方向に沿って配置される。複数の第２伝熱管３１は、排ガスＧの流れ方向に直交する水平方向に間隔を空けて配置されることで、第２伝熱管群が構成される。

【0042】

第３バンドル５３にて、第１ヘッダ４２は、上部にフランジ接手４４が固定され、第２ヘッダ４３は、上部にフランジ接手４５が固定される。フランジ接手４４は、円筒形状をなし、第１ヘッダ４２の内部に連通する。フランジ接手４５は、円筒形状をなし、第２ヘッダ４３の内部に連通する。フランジ接手４４は、第１ヘッダ４２における長手方向の一端部に配置され、フランジ接手４５は、第２ヘッダ４３における長手方向の他端部に配置される。すなわち、フランジ接手４４とフランジ接手４５とは、排ガスＧの流れ方向に対向しない。

【0043】

第３伝熱管４１は、複数の直線部４１ａと、複数の上部湾曲部４１ｂと、複数の下部湾曲部４１ｃとを有する。複数の直線部４１ａは、隣接するもの同士の上部が上部湾曲部４１ｂに連結され、隣接するもの同士の下部が下部湾曲部４１ｃにより連結される。第３伝熱管４１は、排ガスＧの流れ方向の下流側の直線部４１ａの上端部が第１ヘッダ４２に連結され、排ガスＧの流れ方向の上流側の直線部４１ａの上端部が第２ヘッダ４３に連結される。第３伝熱管４１は、排ガスＧの流れ方向に沿う面方向に沿って配置される。複数の第３伝熱管４１は、排ガスＧの流れ方向に直交する水平方向に間隔を空けて配置されることで、第２伝熱管群が構成される。

【0044】

第２熱媒体循環ラインＬ１２は、配管により構成され、端部にフランジ接手を有する。第２熱媒体循環ラインＬ１２は、配管のフランジ接手が第３バンドル５３における第２ヘッダ４３のフランジ接手４５に連結される。第１接続ラインＬ２１は、配管により構成され、両端部にそれぞれフランジ接手を有する。第１接続ラインＬ２１は、配管の一端部のフランジ接手が第３バンドル５３における第１ヘッダ４２のフランジ接手４４に連結され、配管の他部のフランジ接手が第１バンドル５１における第１ヘッダ２２のフランジ接手２４に連結される。第２接続ラインＬ２２は、配管により構成され、両端部にそれぞれフランジ接手を有する。第２接続ラインＬ２２は、配管の一端部のフランジ接手が第１バンドル５１における第２ヘッダ２３のフランジ接手２５に連結され、配管の他部のフランジ接手が第２バンドル５２における第１ヘッダ３２のフランジ接手３４に連結される。第１熱媒体循環ラインＬ１１は、配管により構成され、端部にフランジ接手を有する。第１熱媒体循環ラインＬ１１は、配管のフランジ接手が第２バンドル５２における第２ヘッダ３３のフランジ接手３５に連結される。

【0045】

［再加熱装置の作動］
図１および図２に示すように、熱回収装置１０１（１０１ａ，１０１ｂ）は、排ガスＧと熱媒体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は、電気集塵装置１０２および脱硫装置１０４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。

【0046】

熱媒体は、第２熱媒体循環ラインＬ１２から高温予熱部１３に供給され、第２ヘッダ４３から複数の第３伝熱管４１に流れる。高温予熱部１３は、熱媒体が複数の第３伝熱管４１を流れるとき、熱媒体と排ガス通路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を予熱する。高温予熱部１３で排ガスを予熱した熱媒体は、第１ヘッダ４２から第１接続ラインＬ２１を通って高温加熱部１１に供給され、第１ヘッダ２２から複数の第１伝熱管２１に流れる。高温加熱部１１は、熱媒体が複数の第１伝熱管２１を流れるとき、熱媒体と排ガス通路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。

【0047】

高温加熱部１１で加熱された熱媒体は、第２ヘッダ２３から第２接続ラインＬ２２を通って低温加熱部１２に供給され、第１ヘッダ３２から複数の第２伝熱管３１に流れる。低温加熱部１２は、熱媒体が複数の第２伝熱管３１を流れるとき、熱媒体と排ガス通路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。低温加熱部１２で加熱した熱媒体は、第２ヘッダ３３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。

【0048】

［伝熱管の構成］
図５は、本実施形態の伝熱管を表す概略図、図６は、本実施形態の再加熱装置における伝熱管の構成を表す表である。

【0049】

図５（ａ）に示すように、高温予熱部１３を構成する第３バンドル５３に適用される第３伝熱管４１は、フィンが設けられていないベアチューブである。第３伝熱管４１は、直線部４１ａと、上部湾曲部４１ｂと、下部湾曲部４１ｃ（いずれも図３参照）とを有する。直線部４１ａは、素管４１ａ１を有する。素管４１ａ１は、円筒形状をなす配管である。第３伝熱管４１は、内部に熱媒体Ｗが流れ、外部に直線部４１ａに直交するように排ガスＧが流れる。

【0050】

高温予熱部１３は、複数の第３伝熱管４１が千鳥状に配置される。再加熱装置１０５に流入する排ガスＧは、腐食性不純物含有ミストなどを含む。高温予熱部１３は、再加熱装置１０５の最上流側に配置されることから、排ガスＧに含まれる腐食性不純物含有ミストが真っ先に通過するため、腐食環境がよくない。そのため、第３伝熱管４１をフィンのないベアチューブとし、伝熱性能を確保するために複数の第３伝熱管４１を千鳥状に配置している。

【0051】

図５（ｂ）に示すように、高温加熱部１１および低温加熱部１２を構成する第１バンドル５１および第２バンドル５２に適用される第１伝熱管２１および第２伝熱管３１は、フィンが設けられているフィンチューブである。第１伝熱管２１と第２伝熱管３１は、ほぼ同形状をなすことから、第２伝熱管３１について説明し、第１伝熱管２１の説明は省略する。第２伝熱管３１は、内部に熱媒体Ｗが流れ、外部に直線部３１ａに直交するように排ガスＧが流れる。

【0052】

第２伝熱管３１は、直線部３１ａと、上部湾曲部３１ｂと、下部湾曲部３１ｃ（いずれも図３参照）とを有する。直線部３１ａは、素管３１ａ１と、フィン３１ａ２とを有する。素管３１ａ１は、円筒形状をなす配管である。素管３１ａ１は、外周面にフィン３１ａ２が固定される。フィン３１ａ２は、らせん形状をなすように素管３１ａ１の外周面に固定される。そのため、第２伝熱管３１は、フィンチューブとして構成される。第２伝熱管３１としてのフィンチューブは、直線部３１ａの素管３１ａ１だけにフィン３１ａ２が固定される。

【0053】

低温加熱部１２は、複数の第２伝熱管３１が格子状に配置される。低温加熱部１２は、再加熱装置１０５の中段に配置されることから、高温予熱部１３に比べて腐食環境がよい。そのため、第２伝熱管３１をフィンのあるフィンチューブとし、複数の第２伝熱管３１を格子状に配置している。なお、高温加熱部１１も、低温加熱部１２と同様に、第１伝熱管２１をフィンチューブとし、格子状に配置している。

【0054】

また、上述したように高温加熱部１１と低温加熱部１２と高温予熱部１３は、温度や腐食環境が相違することから、素管やフィンの材質を異ならせている。

【0055】

図６に示すように、高温予熱部１３は、排ガスＧが最初に流入することから、腐食環境が最も悪い。そのため、第３伝熱管４１をベアチューブとし、直線部４１ａを６段配置する。第３伝熱管４１にて、直線部４１ａの素管４１ａ１は、二相ステンレス鋼により形成される。素管４１ａ１は、二相ステンレス鋼における汎用二相鋼より形成されることが好ましい。二相ステンレス鋼は、リーン二相鋼と、汎用二相鋼と、スーパー二相鋼などに分類される。汎用二相鋼は、耐海水腐食性に優れる。汎用二相鋼としては、例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌが最も好ましいが、ＳＵＳ３２９Ｊ１やＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌなどであってもよい。また、スーパー二相鋼としては、例えば、ＳＵＳ３２７Ｌ１などがある。

【0056】

また、第３伝熱管４１にて、上部湾曲部４１ｂおよび下部湾曲部４１ｃは、オーステナイト系ステンレス鋼により形成される。オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌが好ましい。

【0057】

低温加熱部１２は、高温予熱部１３の次に排ガスＧが流入することから、腐食環境が高温予熱部１３よりも良い。そのため、第２伝熱管３１をフィンチューブとし、直線部３１ａを１２段配置する。そして、低温加熱部１２は、排ガスＧの流れ方向に対して、上流段と中流段と下流段とに３分割する。但し、分割数は、３段限らず、２段でも、４段以上であってもよい。上流段と中流段と下流段は、同じ段数である。但し、上流段と中流段と下流段は、異なる段数であってもよい。なお、低温加熱部１２を構成する第２バンドル５２は、排ガスＧの流れ方向の上流側から見て、Ｚ方向の高さおよびＹ方向の幅は、３．３ｍ～３．５ｍである。

【0058】

第２伝熱管３１の上流段（１～３段）にて、直線部３１ａの素管３１ａ１は、二相ステンレス鋼として、例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ１、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌなどにより形成される。なお、直線部３１ａの素管３１ａ１は、炭素鋼であるＳＴＢ３４０により形成されてもよい。一方、第２伝熱管３１の上流段にて、直線部３１ａのフィン３１ａ２は、オーステナイト系ステンレス鋼により形成される。オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌが好ましい。また、第２伝熱管３１の上流段にて、上部湾曲部３１ｂおよび下部湾曲部３１ｃは、オーステナイト系ステンレス鋼により形成される。オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌが好ましい。

【0059】

また、第２伝熱管３１の中流段（４～８段）にて、直線部３１ａの素管３１ａ１は、炭素鋼として、例えば、ＳＴＢ３４０により形成される。一方、第２伝熱管３１の中流段にて、直線部３１ａのフィン３１ａ２は、オーステナイト系ステンレス鋼として、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌにより形成される。また、第２伝熱管３１の中流段にて、上部湾曲部３１ｂおよび下部湾曲部３１ｃは、炭素鋼として、例えば、ＳＴＢ３４０により形成される。

【0060】

さらに、第２伝熱管３１の下流段（９～１２段）にて、直線部３１ａの素管３１ａ１は、炭素鋼として、例えば、ＳＴＢ３４０により形成される。一方、第２伝熱管３１の下流段にて、直線部３１ａのフィン３１ａ２は、炭素鋼として、例えば、Ｓ－ＴＥＮ１により形成される。また、第２伝熱管３１の下流段にて、上部湾曲部３１ｂおよび下部湾曲部３１ｃは、炭素鋼として、例えば、ＳＴＢ３４０により形成される。

【0061】

高温加熱部１１は、熱媒体が高温予熱部１３から流入することから、熱媒体の温度が中で、排ガスＧが最後に流入することから、腐食環境が最も良い。そのため、第１伝熱管２１をフィンチューブとし、直線部２１ａを１４段配置する。そして、高温加熱部１１にて、直線部２１ａの素管２１ａ１は、炭素鋼として、例えば、ＳＴＢ３４０により形成される。一方、第１伝熱管２１にて、直線部２１ａのフィン２１ａ２は、炭素鋼として、例えば、Ｓ－ＴＥＮ１により形成される。また、第１伝熱管２１にて、上部湾曲部２１ｂおよび下部湾曲部２１ｃは、炭素鋼として、例えば、ＳＴＢ３４０により形成される。

【0062】

近年、排煙処理装置１００（図１参照）では、処理する排ガス量が増加すると共に、排ガス温度が上昇している。しかし、排ガスは、脱硫装置１０４の下流では、腐食性不純物含有ミストが含まれることから、再加熱装置１０５で使用される伝熱管の早期腐食が課題となる。そして、再加熱装置１０５は、耐久性の向上が求められる。伝熱管の早期腐食を抑制するため、伝熱管を耐腐食性の高い材料で形成することが考えられる。しかし、伝熱管を耐腐食性の高い材料で形成すると、材料コストが増加してしまう。

【0063】

そこで、本実施形態にて、最も腐食環境の悪い高温予熱部１３にて、第３伝熱管４１の素管１３ａ１を二相ステンレス鋼により形成する。二相ステンレス鋼としては、特に、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌが最適である。

【0064】

また、低温加熱部１２は、最も腐食環境の悪い高温予熱部１３と腐食環境の良い高温加熱部１１との間に配置されることから、排ガスＧ逃れ方向で腐食環境が相違する。そのため、低温加熱部１２が構成される複数の第２伝熱管３１から構成される管群を、上流段を構成する第１管群と、中流段を構成する第２管群と、下流段を構成する第３管群とに分割し、各管群における第２伝熱管３１の素管３１ａ１とフィン３１ａ２の材質を異ならせる。

【0065】

低温加熱部１２にて、第１管群の第２伝熱管３１は、フィン３１ａ２より素管３１ａ１の方が耐食性の高い材料により形成される。また、第２管群の第２伝熱管３１は、素管３１ａ１よりフィン３１ａ２の方が耐食性の高い材料により形成される。さらに、第３管群における第２伝熱管３１のフィン３１ａ２は、第２管群における第２伝熱管３１のフィン３１ａ２より耐食性が低い材料により形成される。そして、第３管群の第２伝熱管３１は、素管３１ａ１よりフィン３１ａ２の方が耐食性の高い材料により形成される。

【0066】

具体的には、上述したように、第１管群の第２伝熱管３１は、素管３１ａ１が二相ステンレス鋼により形成され、フィン３１ａ２がオーステナイト系ステンレス鋼により形成される。第２管群の第２伝熱管３１は、素管３１ａ１が炭素鋼により形成され、第２管群の第２伝熱管３１は、フィン３１ａ２がオーステナイト系ステンレス鋼により形成される。

【0067】

一般的な鉄鋼材料は、腐食環境下で錆のような腐食が発生して進行する。一方、ステンレス鋼などは、表面に極めて薄い腐食膜ができることで腐食の進行が抑制される。鉄鋼材料は、引張応力と腐食環境の相互作用で、材料にき裂が発生し、亀裂が時間と共に進行する。このような現象を応力腐食割れ（ＳＣＣ：Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）と呼ぶ。ここで、耐食性とは、耐ＳＣＣ性と言い換えることができる。

【0068】

つまり、低温加熱部１２にて、腐食環境の良くない第１管群の第２伝熱管３１は、素管３１ａ１の腐食による漏水を考慮し、フィン３１ａ２より素管３１ａ１の耐食性を高くする。一方、第１管群より腐食環境の良い第２管群の第２伝熱管３１は、素管３１ａ１の腐食による漏水よりフィン３１ａ２の伝熱性を考慮し、素管３１ａ１よりフィン３１ａ２の耐食性を高くする。また、第１管群および第２管群より腐食環境の良い第３管群の第２伝熱管３１のフィン３１ａ２を、第２管群の第２伝熱管３１のフィン３１ａ２より耐食性を低くする。そして、第３管群の第２伝熱管３１は、素管３１ａ１よりフィン３１ａ２の耐食性を高くする。

【0069】

［高温予熱部の構成］
図７は、高温予熱部を表す概略側面図、図８は、高温予熱部を表す概略正面図である。なお、以下の説明にて、鉛直方向をＺ方向、Ｚ方向の直交する水平方向である排ガスＧの流れ方向をＸ方向、Ｚ方向およびＸ方向に直交する水平方向である排ガスＧの流れの幅方向をＹ方向として説明する。

【0070】

図７および図８に示すように、高温予熱部１３は、第３バンドル５３を有する。第３バンドル５３は、外側に第３ケーシング５６が配置される。第３ケーシング５６は、複数の第１支持部材６１と、複数の第２支持部材６２とを有する。第１支持部材６１は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３における長手方向であるＹ方向の両側で第３伝熱管４１に対向するように鉛直方向であるＺ方向に沿って４個配置される。４個の第１支持部材６１は、Ｚ方向に長い板形状をなす。２個の第１支持部材６１は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３におけるＹ方向の一方側に配置され、上端部が第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３の一端部側の下部に固定される。２個の第１支持部材６１は、Ｘ方向に間隔を空けて配置され、Ｚ方向における複数の位置で連結部材６３により連結される。また、２個の第１支持部材６１は、Ｘ方向に隙間がカバー（図示略）により被覆される。

【0071】

また、２個の第１支持部材６１は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３におけるＹ方向の他方側に配置され、上端部が第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３の他端部側の下部に固定される。２個の第１支持部材６１は、Ｘ方向に間隔を空けて配置され、Ｚ方向における複数の位置で連結部材６３により連結される。また、２個の第１支持部材６１は、Ｘ方向に隙間がカバー（図示略）により被覆される。

【0072】

第２支持部材６２は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３におけるＹ方向の一方側に配置される第１支持部材６１と、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３におけるＹ方向の他方側に配置される第１支持部材６１とを連結する。第１支持部材６１は、Ｙ方向に沿って配置されると共に、Ｘ方向に間隔を空けて複数配置される。第２支持部材６２は、排ガスＧの流れ方向（Ｘ方向）の上流側と下流側で一対の第１支持部材６１を連結する。そのため、第３ケーシング５６は、排ガスＧの流れ方向の上流側と下流側が開口する枠形状をなす。

【0073】

また、ダクトケーシング６０は、第３ケーシング５６における各第１支持部材６１の外側で、Ｙ方向に沿って一対の架構梁６４が設けられる。第３バンドル５３は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３におけるＹ方向の両端部が一対の架構梁６４上に載置され、吊り下げ支持される。

【0074】

第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３は、Ｘ方向およびＹ方向に沿う水平な連結フランジ６５により連結される。第１ヘッダ４２におけるＸ方向の一側部と第２ヘッダ４３におけるＸ方向の一側部とは、連結フランジ６５により連結される。そして、第１ヘッダ４２は、Ｘ方向の他側部にＸ方向およびＹ方向に沿う水平な取付フランジ６６ａ固定される。第２ヘッダ４３は、Ｘ方向の他側部にＸ方向およびＹ方向に沿う水平な取付フランジ６６ｂが固定される。

【0075】

ダクトケーシング６０は、上壁部６０ａの所定の位置に取付開口部６０ｂが形成される。第３バンドル５３は、取付開口部６０ｂを通してダクトケーシング６０の内部に挿入される。そして、第３バンドル５３は、第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３におけるＹ方向の各端部が取付開口部６０ｂの内周部に溶接により固定されると共に、連結フランジ６５および各取付フランジ６６ａ，６６ｂが取付開口部６０ｂの内周部に溶接により固定される。

【0076】

この場合、第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３は、円筒形状をなし、Ｚ方向の中間位置に連結フランジ６５および取付フランジ６６ａ，６６ｂが固定される。なお、連結フランジ６５および取付フランジ６６ａ，６６ｂは、第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３におけるＺ方向の上部や下部に固定されていてもよい。そのため、第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３は、下部がダクトケーシング６０の内部である排ガス通路１２１ｃに位置し、上部がダクトケーシング６０の外部に露出し、排ガス通路１２１ｃに位置しない。

【0077】

第１ヘッダ４２は、上部にフランジ接手４４が固定され、第２ヘッダ４３は、上部にフランジ接手４５が固定される。フランジ接手４４は、円筒部４４ａと、フランジ部４４ｂとを有し、円筒部４４ａが第１ヘッダ４２の内部に連通する。フランジ接手４５は、円筒部４５ａと、フランジ部４５ｂとを有し、円筒部４５ａが第２ヘッダ４３の内部に連通する。第２熱媒体循環ラインＬ１２は、配管により構成され、端部にフランジ接手を有する。第２熱媒体循環ラインＬ１２の配管は、フランジ接手が第２ヘッダ４３のフランジ接手４５にボルト４５ｃにより締結される。また、第１接続ラインＬ２１は、配管により構成され、端部にフランジ接手を有する。第１接続ラインＬ２１の配管は、フランジ接手が第１ヘッダ４２のフランジ接手４４にボルト４４ｃにより締結される。

【0078】

また、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３は、Ｙ方向の一端部と他段部にそれぞれ吊具６７が固定される。吊具６７は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３におけるＹ方向の一端部側で、下端部が第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３と連結フランジ６５に固定される。また、吊具６７は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３におけるＹ方向の他端部側で、下端部が第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３と連結フランジ６５に固定される。

【0079】

なお、ここでは、高温予熱部１３の第３バンドル５３の構成について説明したが、高温加熱部１１の第１バンドル５１および低温加熱部１２の第２バンドル５２も、伝熱管の段数が相違する以外の部分でほぼ同様の構成となっている。

【0080】

［二重拡管構造］
図９は、連結前のヘッダと伝熱管との関係を表す断面図、図１０は、連結後のヘッダと伝熱管との連結部を表す断面図である。

【0081】

高温予熱部１３の第３バンドル５３は、複数の第３伝熱管４１を有する。第３伝熱管４１は、長手方向の各端部が第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３に固定される。このとき、第３伝熱管４１は、各端部が拡管により第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３に固定される。なお、第３伝熱管４１の各端部と第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３との連結構造は、ほぼ同様であり、以下では、第３伝熱管４１の一端部と第１ヘッダ４２との連結構造について説明し、第３伝熱管４１の他端部と第２ヘッダ４３との連結構造についての説明は省略する。

【0082】

図９に示すように、第３伝熱管４１は、一端部が第１ヘッダ４２に対して二重拡管により連結される。第１ヘッダ４２は、下部に連結孔４２ａを有し、第３伝熱管４１は、上端部に拡管部４６を有する。第３伝熱管４１は、拡管部４６により第１ヘッダ４２の連結孔４２ａに連結される。

【0083】

すなわち、第１ヘッダ４２は、水平な円筒形状をなし、Ｚ方向の下部にＺ方向に沿って連結孔４２ａが形成される。連結孔４２ａは、円柱形状をなし、内周面に複数（本実施形態では、２個）の溝部４２ｂ，４２ｃが形成される。複数の溝部４２ｂ，４２ｃは、連結孔４２ａの周方向に連続するリング形状をなし、同形状をなす。複数の溝部４２ｂ，４２ｃは、連結孔４２ａの軸方向、つまり、Ｚ方向に間隔を空けて設けられる。第１溝部４２ｂは、第１ヘッダ４２の厚さ方向の中心に対して、第１ヘッダ４２の内周面側に形成され、第２溝部４２ｃは、第１ヘッダ４２の厚さ方向の中心に対して、第１ヘッダ４２の外周面側に形成される。

【0084】

ここで、溝部４２ｂ，４２ｃは、連結孔４２ａの軸方向（Ｚ方向）の長さＧ１，Ｇ２が、溝部４２ｂ，４２ｃ同士の間隔の長さＳ１の長さより短い。また、溝部４２ｂ，４２ｃは、連結孔４２ａの軸方向の長さＧ１，Ｇ２が、溝部４２ｂ，４２ｃと第１ヘッダ４２の内面との間隔の長さＳ１より短い。溝部４２ｂ，４２ｃは、連結孔４２ａの軸方向の長さＧ１，Ｇ２が、溝部４２ｂ，４２ｃと第１ヘッダ４２の外面との間隔の長さＳ２より短い。間隔の長さＳ０と間隔の長さＳ１と間隔の長さＳ２は、同じ長さである。そして、溝部４２ｂ，４２ｃは、連結孔４２ａの軸方向の長さＧ１，Ｇ２が、第３伝熱管４１の厚さの０．９倍から１．１倍である。

【0085】

また、第１溝部４２ｂは、連結孔４２ａの内周面に対して凹部形状をなす。第１溝部４２ｂは、連結孔４２ａの軸方向に平行な底面４２ｂ１と、連結孔４２ａの径方向に平行な一対の側面４２ｂ２，４２ｂ３と、底面４２ｂ１と一対の側面４２ｂ２，４２ｂ３とを接続する一対の湾曲面４２ｂ４，４２ｂ５とを有する。第２溝部４２ｃも、第１溝部４２ｂと同様の形状をなす。

【0086】

第３伝熱管４１は、外径が第１ヘッダ４２の連結孔４２ａの内径より若干小さい。第３伝熱管４１は、一端部が連結孔４２ａに挿入される。このとき、第３伝熱管４１の端面が第１ヘッダ４２の内周面と段差なく連続することが好ましい。ここで、第１ヘッダ４２は、連結孔４２ａの溝部４２ｂ，４２ｃが第３伝熱管４１の外周面に覆われる。この状態で、図示しない拡管用工具を第３伝熱管４１に挿入し、加圧部を連結孔４２ａに挿入された第３伝熱管４１の端部の内側に位置させる。ここで、加圧部により第３伝熱管４１の端部を拡径させることで、第３伝熱管４１の端部に拡径部４６が形成される。

【0087】

図１０に示すように、第３伝熱管４１は、端部の一部が外方に突出され、連結孔４２ａの溝部４２ｂ，４２ｃに対向する位置に拡径部４６としての突起部４６ａ，４６ｂが形成される。すなわち、第３伝熱管４１は、端部における第１溝部４２ｂに対向する部分が外方に膨張して拡径し、第１溝部４２ｂに係止する第１突起部４６ａが形成される。また、第３伝熱管４１は、端部における第２溝部４２ｃに対向する部分が外方に膨張して拡径し、第２溝部４２ｃに係止する第２突起部４６ｂが形成される。第１突起部４６ａおよび第２突起部４６ｂは、第１溝部４２ｂおよび第２溝部４２ｃとほぼ同じ形状をなす。第３伝熱管４１は、端部に形成された第１突起部４６ａおよび第２突起部４６ｂが連結孔４２ａの第１溝部４２ｂおよび第２溝部４２ｃに係止することで、第１ヘッダ４２に連結される。その後、第３伝熱管４１は、端部が第１ヘッダ４２の内周面にシール溶接４２ｄが施される。

【0088】

なお、第１ヘッダ４２の連結孔４２ａに２個の溝部４２ｂ，４２ｃを設けたが、３個以上設けてもよい。また、第１ヘッダ４２の連結孔４２ａに形成された溝部４２ｂ，４２ｃと、第３伝熱管４１の端部に形成された突起部４６ａ，４６ｂを、周方向に連続したリング形状としたが、周方向に断続したリング形状でもよく、リング形状でなくてもよい。

【0089】

なお、ここでは、高温予熱部１３の第３バンドル５３にて、第３伝熱管４１の二重拡管構造について説明したが、高温加熱部１１の第１バンドル５１および低温加熱部１２の第２バンドル５２も、第１伝熱管２１および第２伝熱管３１は、ほぼ同様の二重拡管構造となっている。

【0090】

［伝熱管の連結構造］
図１１は、ヘッダに連結される伝熱管の上端部を表す断面図、図１２は、隣接する伝熱管同士の下端部の連結部を表す断面図である。

【0091】

図１１に示すように、第３伝熱管４１は、長手方向（Ｚ方向）の一端部（上端部）が第１ヘッダ４２に拡管により固定される。この場合、第３伝熱管４１は、フィンのないベアチューブであり、二相ステンレス鋼として、例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌにより形成される。一方、第１ヘッダ４２は、炭素鋼により形成される。二相ステンレス鋼である第３伝熱管４１と、炭素鋼である第１ヘッダ４２との接続は、異材接続となる。

【0092】

そのため、第３伝熱管４１を、直線部（伝熱管本体）４１ａと、直線部４１ａの上端部に設けられる連結部（連結管）４１ｄを有するものとし、直線部４１ａを二相ステンレス鋼とし、連結部４１ｄを第１ヘッダ４２と同じ炭素鋼とし、二相ステンレス鋼である直線部４１ａと、炭素鋼である連結部４１ｄとを異材溶接により連結する。そして、直線部４１ａと連結部４１ｄとの溶接部７１の外側を被覆部７２により被覆する。

【0093】

連結部４１ｄは、上端部が第１ヘッダ４２に直接連結される筒形状をなすスタブであり、炭素鋼により形成される。すなわち、連結部４１ｄは、上端部が二重拡管構造により第１ヘッダ４２に連結される。直線部４１ａは、二相ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ）により形成される。直線部４１ａと連結部４１ｄは、外径および内径が同じ寸法の円筒形状をなす。直線部４１ａの上端面と連結部４１ｄの下端面は、互いに接触した状態で溶接により接続される。この場合、直線部４１ａの上端面と連結部４１ｄの下端面とは、合金材料などを介すことなく直接連続するように接触した状態で、全周溶接される。

【0094】

被覆部７２は、直線部４１ａと連結部４１ｄとの溶接部７１を周囲の腐食環境から保護する。被覆部７２は、溶接部７１を全周にわたって隙間なく被覆する。被覆部７２は、ライニングであり、溶接部７１の外表面を電位差腐食から守るために、溶接部７１の外表面を直線部４１ａや連結部４１ｄと異なる材料により所定の厚さだけ被覆するものである。被覆部７２としてのライニングを設ける方法は、例えば、塗覆装がある。ライニングの材料としては、例えば、耐食ＦＲＰ（強化プラスチック)、樹脂（例えば、王子ゴム化成株式会社のＨＦ２８１など）、ゴムシート（硬質ゴム、クロロプレンなど）、ガラス、フッ素樹脂などが適用される。

【0095】

被覆部７２は、直線部４１ａと連結部４１ｄとの溶接部７１だけを被覆するものではなく、溶接部７１から直線部４１ａにおける所定の長さまで被覆すると共に、溶接部７１から連結部４１ｄにおける所定の長さ、例えば、連結部４１ｄと第１ヘッダ４２との連結部まで被覆することが好ましい。被覆膜厚は、４００μｍ以上とすることが好ましい。

【0096】

なお、第３伝熱管４１は、隣接する第３伝熱管４１同士の各上端部が上部湾曲部４１ｂにより連結され、各下端部が下部湾曲部４１ｃにより連結される。このとき、直線部４１ａと上部湾曲部４１ｂとが異材であるとき、また、直線部４１ａと下部湾曲部４１ｃとが異材であるとき、直線部４１ａと上部湾曲部４１ｂとの溶接部、また、直線部４１ａと下部湾曲部４１ｃとの溶接部に対して被覆部を設けることが好ましい。

【0097】

図１２に示すように、第３伝熱管４１を、直線部４１ａと、直線部４１ａの下端部に設けられる下部湾曲部４１ｃを有するものとし、直線部４１ａと下部湾曲部４１ｃを異なる材質とし、異材溶接により連結する。このとき、直線部４１ａと下部湾曲部４１ｃとの溶接部７３の外側を被覆部７４により被覆する。直線部４１ａと下部湾曲部４１ｃは、外径および内径が同じ寸法の円筒形状をなす。直線部４１ａの下端面と下部湾曲部４１ｃの上端面は、互いに接触した状態で溶接により接続される。

【0098】

被覆部７４は、直線部４１ａと下部湾曲部４１ｃとの溶接部７３を周囲の腐食環境から保護する。被覆部７４は、溶接部７１を全周にわたって隙間なく被覆する。被覆部７４は、ライニングであり、溶接部７１の外表面を電位差腐食から守るために、溶接部７３の外表面を直線部４１ａや下部湾曲部４１ｃと異なる材料により所定の厚さだけ被覆するものである。

【0099】

また、第３伝熱管４１は、主に、直線部４１ａだけが伝熱領域範囲であり、直線部４１ａに対してＺ方向の上方や下方は、非伝熱領域である。すなわち、第３バンドル５３は、第３ケーシング５６により排ガス通路１２１ｃが区画されており、第３伝熱管４１の上部湾曲部４１ｂ、下部湾曲部４１ｃ、連結部４１ｄは、排ガス通路１２１ｃより外方に配置される。そのため、直線部４１ａと連結部４１ｄとの溶接部７１に設けられた被覆部７２と、直線部４１ａと上部湾曲部４１ｂとの溶接部（図示略）、直線部４１ａと下部湾曲部４１ｃとの溶接部７３は、排ガス通路１２１ｃの外側に位置する。溶接部７１，７３に被覆部７２，７４を設けたとしても、第３伝熱管４１の伝熱性能に影響を与えることはほとんどない。

【0100】

なお、ここでは、高温予熱部１３の第３バンドル５３にて、第３伝熱管４１の連結構造について説明したが、高温加熱部１１の第１バンドル５１および低温加熱部１２の第２バンドル５２も、伝熱管２１，３１の異材溶接が必要な部分では、ほぼ同様の連結構造となっている。

【0101】

［ヘッダのメンテナンス構造］
図１３は、フランジ接手と伝熱管との関係を表すヘッダ周辺部の断面図、図１４は、フランジ接手と伝熱管との関係を表すヘッダ周辺部の断面図である。

【0102】

図１３および図１４に示すように、第３バンドル５３は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３から複数の第３伝熱管４１の連結部に対してメンテナンスを実施可能となっている。この場合、第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３は、複数の第３伝熱管４１の連結部に対するメンテナンス構造が同様であることから、第１ヘッダ４２のメンテナンス構造について説明し、第２ヘッダ４３のメンテナンス構造についての説明は省略する。

【0103】

第１ヘッダ４２は、上部のフランジ接手４４に第１接続ラインＬ２１の配管のフランジ接手がボルト４４ｃにより締結される。第１ヘッダ４２は、下部の複数の連結孔４２ａに複数の第３伝熱管４１の直線部４１ａの上端部がそれぞれ固定される。第１ヘッダ４２は、連結孔４２ａと第３伝熱管４１の直線部４１ａとの連結部８１が長手方向であるＹ方向に間隔を空けて連結部８１が設けられる。

【0104】

第１ヘッダ４２は、上部に複数の作業孔８２が設けられ、複数の作業孔８２は、それぞれ複数のプラグ８３が設けられ、開閉可能である。複数の作業孔８２は、フランジ接手４４を除く位置に長手方向であるＹ方向に間隔を空けて設けられる。第１ヘッダ４２にて、複数の作業孔８２と複数の連結部８１は、Ｚ方向に対向する。複数のプラグ８３は、複数の作業孔８２に対して、例えば、ねじにより着脱自在である。

【0105】

そのため、第１ヘッダ４２の作業孔８２からプラグ８３を取り外すことで、作業者は、補修治具を用いて作業孔８２から第３伝熱管４１の連結部８１にアクセスすることができる。

【0106】

高温予熱部１３は、第３バンドル５１における複数の第３伝熱管４１に対して排ガスＧが接触する。すると、長期の使用により第３伝熱管４１が腐食して損傷し、熱媒体の漏洩が発生することがある。そのため、例えば、再加熱装置１０５の運転を停止した定期検査時に、複数の第３伝熱管４１のリーク検査を実施する。そして、リーク検査では、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３と複数の第３伝熱管４１から熱媒体を排出する。そして、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３の作業孔８２からプラグ８３を取り外し、１本の第３伝熱管４１ごとに、リーク検査を実施する。

【0107】

リーク検査でリークがあると判断された第３伝熱管４１に対して、所定の領域を隔離して使用不能とする。すなわち、リークがある第３伝熱管４１に対して、作業者は、図示しない工具を用いて第１ヘッダ４２の作業孔８２から第３伝熱管４１の連結部８１に止栓を固定すると共に、第２ヘッダ４３の作業孔から第３伝熱管４１の連結部に止栓を固定する。

【0108】

なお、第１ヘッダ４２は、フランジ接手４４が設けられている部分に作業孔８２とプラグ８３が設けられていない。そのため、フランジ接手４４の下方に対向する第３伝熱管４１の連結部８１に対しては、フランジ接手４４から第１接続ラインＬ２１の配管のフランジ接手を取り外すことで、作業者は、フランジ接手４４から第３伝熱管４１の連結部８１にアクセス可能となる。

【0109】

なお、ここでは、高温予熱部１３の第３バンドル５３のメンテナンス構造について説明したが、高温加熱部１１の第１バンドル５１および低温加熱部１２の第２バンドル５２も、同様のメンテナンス構造となっている。

【0110】

［伝熱管の水張方法］
図１５は、高温予熱部におけるヘッダと伝熱管の関係を表す概略図、図１６は、高温予熱部に対する水張状態を表す概略図、図１７は、伝熱管への水張方法を説明するための概略断面図である。

【0111】

再加熱装置１０５は、上述したように、定期検査時に、高温加熱部１１と低温加熱部１２と高温予熱部１３から熱媒体を排出する。そして、定期検査が終了すると、高温加熱部１１と低温加熱部１２と高温予熱部１３から熱媒体を供給して水張作業を実施する。再加熱装置１０５は、熱媒体が高温予熱部１３、高温加熱部１１、低温加熱部１２の順に流れることから、水張作業は、熱媒体を高温予熱部１３、高温加熱部１１、低温加熱部１２の順に供給して実施される。

【0112】

例えば、図１５に示すように、高温予熱部１３は、第１ヘッダ４２と第２ヘッダ４３との間に複数の第３伝熱管４１が連結されて構成される。そして、第２ヘッダ４３は、熱媒体を供給するフランジ接手４５が長手方向の一端部に位置し、第１ヘッダ４２は、熱媒体を排出するフランジ接手４４が長手方向の他端部に位置する。そして、熱媒体を第２ヘッダ４３のフランジ接手４５に供給すると、熱媒体が第２ヘッダ４３を長手方向に流れて各第３伝熱管４１に順に流れ込む。そして、熱媒体は、複数の第３伝熱管４１を介して第１ヘッダ４２に到達し、水張が完了する。

【0113】

ところが、第２ヘッダ４３に供給された熱媒体は、第２ヘッダ４３の長手方向に流れてから各第３伝熱管４１に順に流れ込むため、各第３伝熱管４１は、端部に供給される熱媒体の圧力が変動する。すると、複数の第３伝熱管４１のうち、熱媒体の流れる抵抗の大きい第３伝熱管４１は、熱媒体が第１ヘッダ４２に到達することが困難となる。例えば、図１６に示すように、熱媒体は、フランジ接手４５から第２ヘッダ４３に供給され、第２ヘッダ４３を流れてから第３伝熱管４１に流れ込む。このとき、第３伝熱管４１は、直線部４１ａが鉛直方向（Ｚ方向）に沿って配置されていることから、熱媒体の供給圧が低くても、熱媒体は、直線部４１ａおよび下部湾曲部４１ｃには流れる。しかし、下部湾曲部４１ｃに流れた熱媒体は、下部湾曲部４１ｃに続く次の直線部４１ａを上昇することができず、全ての第３伝熱管４１に対して水張を行うことが困難となる。

【0114】

そのため、本実施形態では、複数の第３伝熱管４１のうち、熱媒体の供給圧の流れる抵抗が大きくて熱媒体が供給不足である第３伝熱管４１に対して、第２ヘッダ４３の作業孔から熱媒体を直接供給する。すなわち、供給不足である第３伝熱管４１に対しては、水張治具を用いて熱媒体を直接供給する。

【0115】

図１７に示すように、水張治具２０１は、本体２０２と、ノズル２０３と、ホース２０４とを有する。本体２０２は、例えば、内部に開閉弁を有し、第２ヘッダ４３の上部に載置可能である。本体２０２は、下部にノズル２０３が連結される。ノズル２０３は、先端部が第３伝熱管４１における直線部４１ａの上端部に挿入可能である。本体２０２は、上部にホース２０４が連結される。ホース２０４は、熱媒体の供給源（例えば、ポンプなど）に連結される。

【0116】

そのため、作業者は、まず、熱媒体が供給不足である第３伝熱管４１の連結部８１に対向する作業孔８２のプラグ８３（図１４参照）を取り外す。次に、作業孔８２に対して水張治具２０１を載置する。そして、ノズル２０３の先端部を第３伝熱管４１における直線部４１ａの上端部に挿入する。ここで、ノズル２０３の先端部から第３伝熱管４１における直線部４１ａに所定圧力で熱媒体を供給する。すると、熱媒体は、第３伝熱管４１の全域に供給され、第１ヘッダ４２まで到達する。熱媒体が第３伝熱管４１の全域に供給されると、水張治具２０１を取り外し、作業孔８２をプラグ８３により閉止して作業を終了する。

【0117】

なお、ここでは、高温予熱部１３に対する水張作業について説明したが、高温加熱部１１および低温加熱部１２の水張作業も同様である。

【0118】

［ガイド部材の構成］
図１８は、高温予熱部の要部を表す概略正面図、図１９は、高温予熱部の要部を表す水平断面図である。

【0119】

図１８および図１９に示すように、高温予熱部１３の第３バンドル５３は、複数の第３伝熱管４１における各直線部４１ａが千鳥状に配置される。すなわち、複数の第３伝熱管４１における最上流列（１列目）の複数の直線部４１ａ－１は、Ｙ方向の一方側（図１９の右方側）に寄り、最上流から２列目の複数の直線部４１ａ－２は、Ｙ方向の他方側（図１９の左方側）に寄り、最上流から３列目の複数の直線部４１ａ－３は、Ｙ方向の一方側（図１９の右方側）に寄っている。

【0120】

すると、複数の第３伝熱管４１における最上流列（１列目）の複数の直線部４１ａ－１は、Ｙ方向の他方側（図１９の左方側）で、第３ケーシング５６の第１支持部材６１との間に大きな隙間が形成されてしまう。この隙間は、Ｙ方向に隣接する直線部４１ａの間隔より大きい。すると、Ｘ方向に流れる排ガスＧは、抵抗の小さい第１支持部材６１と最上流列の直線部４１ａ－１との隙間に流れてしまい、熱交換効率が低下してしまう。

【0121】

そこで、第１支持部材６１と最上流列の直線部４１ａ－１との隙間を塞ぐと共に、排ガスＧを直線部４１ａ－１側に案内するガイド部材９１を設ける。ガイド部材９１は、複数の第３伝熱管４１より排ガスＧの流れ方向の最上流側で、第３ケーシング５６（ダクトケーシング６０）から第３伝熱管４１の最上流列の直線部４１ａ－１側に延出される。

【0122】

ガイド部材９１は、板形状をなすガイド板９２を有する。ガイド板９２は、排ガスＧの流れ方向（Ｘ方向）に対向する面内方向であるＹ方向（配置方向）および鉛直方向であるＺ方向に沿って配置される。ガイド板９２は、Ｙ方向における一端部が第１支持部材６１に固定され、Ｙ方向における他端部が最上流列の直線部４１ａ－１側に延出される。ガイド板９２は、Ｚ方向における上端部が第３支持部材６６に固定され、Ｚ方向における他端部も第３支持部材６６に固定される。ガイド板９２は、Ｙ方向の長さに対してＺ方向の長さが長い。ガイド板９２は、例えば、アスペクト比が５０：５５０から５０：１４００であることが好ましい。

【0123】

ガイド板９２は、表面部９２ａが排ガスＧの流れに対向する。ガイド板９２は、Ｙ方向における一端部の裏面部９２ｂが第１支持部材６１の前面部６１ａに接するように、例えば、溶接により固定される。ガイド板９２は、第３ケーシング５６からＹ方向の長さＬ１が、第３ケーシング５６からＹ方向に隣接する最上流列の直線部４１ａ－１の中心までの長さＬ２より短いかまたは同じ長さになる。つまり、第３バンドル５３を排ガスＧの流れ方向の上流側から見たとき、ガイド板９２と最上流列の直線部４１ａ－１とが重なってもよい。

【0124】

また、ガイド板９２と排ガスＧの流れ方向の最上流列の直線部４１ａ－１との距離Ｌ３は、０ｍｍから５０ｍｍである。

【0125】

ガイド部材９１（ガイド板９２）は、第１支持部材６１と最上流列の直線部４１ａ－１との隙間を塞ぐように、第１支持部材６１および直線部４１ａ－１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の第３バンドル５３に流れ込む排ガスＧは、複数の第３伝熱管４１に接触する。このとき、Ｙ方向の他方側で、第１支持部材６１側を流れる排ガスＧは、ガイド部材９１に当接して直線部４１ａ－１側に案内され、複数の第３伝熱管４１に接触する。すなわち、第１支持部材６１と最上流列の直線部４１ａ－１との間に大きな隙間が形成されているものの、この隙間の上流側にガイド部材９１が位置するため、排ガスＧがこの隙間に流れることが抑制される。そのため、複数の第３伝熱管４１による熱交換効率の低下が抑制される。

【0126】

なお、上述の説明では、ガイド部材９１は、第３ケーシング５６に固定し、第３ケーシング５６から第３伝熱管４１の最上流列の直線部４１ａ－１側に延出したが、この構成に限定されるものではない。すなわち、ガイド部材９１をダクトケーシング６０に固定し、ダクトケーシング６０から第３伝熱管４１の最上流列の直線部４１ａ－１側に延出してもよい。すなわち、第３バンドル５３をダクトケーシング６０に固定したとき、ダクトケーシング６０と第３ケーシング５６は、ほぼ一体の構造物になる。そのため、ガイド部材９１は、第３バンドル５３とダクトケーシング６０のいずれかに固定すればよい。

【0127】

また、ガイド部材９１は、高温予熱部１３にて、排ガスＧの流れ方向の最上流列に位置する第３伝熱管の直線部４１ａ－１のうち、第３ケーシング５６（ダクトケーシング６０）に最も近い第３伝熱管の直線部４１ａ－１に対してだけ設けられる。排ガスＧの流れ方向の最上流から２列目以降に位置する第３伝熱管の直線部４１ａのうち、第３ケーシング５６（ダクトケーシング６０）に最も近い第３伝熱管の直線部４１ａに対してガイド部材９１を設ける必要はない。

【0128】

また、高温加熱部１１および低温加熱部１２は、伝熱管２１，３１が千鳥状ではなく、格子状に配置されており、ガイド部材を設ける必要はない。但し、高温加熱部１１および低温加熱部１２にて、伝熱管２１，３１を千鳥状に配置した場合、ガイド部材を設けてもよい。

【0129】

［伝熱管支持部材の構成］
図２０は、高温予熱部における伝熱管の支持部を表す縦断面図、図２１は、高温予熱部における伝熱管の支持部を表す水平断面図である。

【0130】

図２０および図２１に示すように、第３バンドル５３は、外側に第３ケーシング５６が配置され、第３ケーシング５６は、上端部が第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３（図８参照）に支持される。第３ケーシング５６は、Ｙ方向の両側に配置されてＺ方向に長い複数の第１支持部材６１と、Ｘ方向の両側に配置されてＹ方向に長い複数の第２支持部材６２とを有する。第３ケーシング５６は、複数の第１支持部材６１と複数の第２支持部材６２と枠形状をなすように組付けられて構成される。

【0131】

複数の第３伝熱管４１は、第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３から吊り下げられ、第３ケーシング５６の内側に配置される。複数の第３伝熱管４１は、長手方向の各上端部が第１ヘッダ４２および第２ヘッダ４３に連結されることから、片持ち支持となり、不安定である。そのため、第３ケーシング５６は、内側に複数の第３伝熱管４１を支持する複数の支持板９６が配置される。

【0132】

支持板９６は、外縁部が第３ケーシング５６を構成する第１支持部材６１と第２支持部材６２に支持される。支持板９６は、Ｘ方向およびＹ方向に沿った水平をなし、所定の厚さを有する板材である。支持板９６は、第３伝熱管４１の直線部４１ａが挿通される複数の貫通孔９７が形成される。支持板９６は、平面視が矩形状をなし、Ｘ方向に対向する一対の外縁部９６ａが第２支持部材６２におけるＺ方向の上面部６２ａに固定される。また、支持板９６は、Ｙ方向に対向する一対の外縁部９６ｂが第１支持部材６１におけるＹ方向の内壁部６１ｂに固定される。すなわち、支持板９６は、外縁部９６ａの下面が第２支持部材６２の上面部６２ａに載置された状態で溶接により固定される。支持板９６は、外縁部９６ｂの端面が第１支持部材６１の内壁部６１ｂに接触した状態で溶接により固定される。なお、支持板９６は、矩形状をなし、Ｘ方向およびＹ方向の長さが２．５ｍ～２．７ｍの範囲にある。

【0133】

また、支持板９６は、複数の貫通孔９７に隣接して複数の水抜き孔９８が設けられる。複数の水抜き孔９８は、複数の貫通孔９７より小径である。また、複数の水抜き孔９８は、支持板９６に対して適正な位置に形成される。

【0134】

支持板９６は、第３ケーシング５６の内側で、Ｚ方向に間隔を空けて複数配置される。複数の支持板９６は、ほぼ同形状をなす。但し、Ｚ方向に隣接する支持板９６は、貫通孔９７の位置がＸ方向とＹ方向の少なくともいずれか一方に所定距離だけずれて形成される。すなわち、第３伝熱管４１の直線部４１ａは、貫通孔９７に挿通されることから、貫通孔９７の内径は、直線部４１ａの外径より若干大きい。Ｚ方向に隣接する支持板９６の貫通孔９７がＸ方向またはＹ方向にずれると、第３伝熱管４１の直線部４１ａが貫通孔９７に挿通された状態で、直線部４１ａの外周面が貫通孔９７の内周面に接触しやすくなる。すると、第３伝熱管４１は、直線部４１ａが貫通孔９７に接触することで、振動が抑制される。なお、Ｚ方向に隣接する支持板９６の貫通孔９７のずれ量（所定距離）は、貫通孔９７の内径と直線部４１ａの外径の差以下とすることが好ましい。

【0135】

支持板９６は、Ｘ方向に対向する一対の外縁部９６ａが第２支持部材６２におけるＺ方向の上面部６２ａに固定される。高温予熱部１３の第３バンドル５３に流れ込む排ガスＧは、腐食性不純物含有ミストなどを含んである。排ガスＧが複数の第３伝熱管４１に衝突すると、液化して落下し、支持板９６上に溜まる。このとき、支持板９６上の腐食性不純物含有流体は、支持板９６上を流れて外縁部９６ａ側から第２支持部材６２を超えて落下する。また、支持板９６上の腐食性不純物含有流体は、支持板９６上を流れて水抜き孔９８から落下する。そのため、腐食性不純物含有流体は、支持板９６上に滞留することがなく、支持板９６の腐食が抑制される。

【0136】

なお、ここでは、高温予熱部１３の第３バンドル５３について説明したが、高温加熱部１１の第１バンドル５１および低温加熱部１２の第２バンドル５２も同様の構成である。

【0137】

上述した本実施形態の再加熱装置１０５にて、高温加熱部１１と低温加熱部１２と高温予熱部１３を構成する第１バンドル５１と第２バンドル５２と第３バンドル５３は、既設のバンドルに対して交換可能である。従来の再加熱装置は、例えば、ダクトケーシングの内部に高温予熱部を構成するバンドルが配置されていた。つまり、従来は、ダクトケーシングの内部に入口ヘッダと出口ヘッダと複数の伝熱管が配置されていた。そのため、本実施形態では、ダクトケーシングの内部に配置されていた既設のバンドルを取り出し、本実施形態の新規のバンドルを挿入して固定する。

【0138】

以下では、高温予熱部１３におけるバンドルの交換方法について説明する。なお、高温加熱部１１や低温加熱部１２においても同様である。

【0139】

図７および図８に示すように、まず、ダクトケーシング６０にて、排ガス通路１２１ｃに配置された既設のバンドルの上方に対向する上壁部６０ａの所定箇所を切断し、上壁部６０ａに取付開口部６０ｂを形成する。次に、排ガス通路１２１ｃに配置された既設のバンドルを吊り上げ、取付開口部６０ｂからダクトケーシング６０の外部に抜き出す。なお、事前に、既設のバンドルに連結されていた熱媒体の各種配管を取り外しておく。

【0140】

続いて、本実施形態の新規の第３バンドル５３を吊り上げ、取付開口部６０ｂの上方まで移動する。そして、新規の第３バンドル５３を吊り下ろすことで、取付開口部６０ｂからダクトケーシング６０内の排ガス通路１２１ｃに挿入する。このとき、第３バンドル５３は、ヘッダ４２，４３がダクトケーシング６０の架構梁６４上に載置する。そして、ダクトケーシング６０に対して、第３バンドル５３の位置調整を行う。

【0141】

その後、第３バンドル５３におけるヘッダ４２，４３と取付開口部６０ｂの周縁部、取付フランジ６６ａ，６６ｂと取付開口部６０ｂの周縁部とを溶接により連結することで、取付開口部６０ｂを閉止する。そして、第３バンドル５３の各ヘッダ４２，４３に熱媒体の各種配管を連結する。

【0142】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る伝熱管は、直線部（伝熱管本体）２１ａ，３１ａ，４１ａと、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと異なる材料で形成されて直線部２１ａ，３１ａ，４１ａにおける長手方向の端部に溶接により接続される連結管と、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと連結管との接続部の外側を被覆する被覆部７２，７４とを備える。

【0143】

第１の態様に係る伝熱管によれば、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと連結管との溶接部７１，７３は、被覆部７２，７４により被覆されることとなり、溶接部７１，７３の電位差による腐食が抑制される。そして、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと連結管との間に合金などの異種金属を介在させる必要がなく、溶接作業が複雑なものとはならず、作業コストも増加しない。その結果、伝熱管２１，３１，４１の連結作業の作業性の向上を図ることができる。

【0144】

第２の態様に係る伝熱管は、第１の態様に係る伝熱管であって、さらに、連結管は、一端部がヘッダ４２，４３に連結される筒形状をなすスタブとしての連結部４１ｄであり、直線部４１ａの端面と連結部４１ｄにおける他端部の端面とが接触した状態で溶接により接続される。これにより、直線部４１ａと連結部４１ｄとの溶接部７１が被覆部７２により被覆されることとなり、溶接部７１の電位差による腐食を抑制することができる。

【0145】

第３の態様に係る伝熱管は、第２態様に係る伝熱管であって、さらに、連結管は、一端部が一対の直線部４１ａの端部同士を連結する湾曲管４１ｂ，４１ｃであり、一対の直線部４１ａの端面と湾曲管４１ｂ，４１ｃにおける各端部の端面とが接触した状態で溶接により接続される。これにより、直線部４１ａと湾曲管４１ｂ，４１ｃとの溶接部７３が被覆部７４により被覆されることとなり、溶接部７１の電位差による腐食を抑制することができる。

【0146】

第４の態様に係る伝熱管は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つに係る伝熱管であって、さらに、被覆部７２，７４は、直線部４１ａと連結管との接続部を周囲の腐食環境から保護する。これにより、溶接部７１，７３が被覆部７２，７４により被覆するだけで、溶接部７１，７３を腐食環境から保護することができる。

【0147】

第５の態様に係る伝熱管は、第４の態様に係る伝熱管であって、さらに、被覆部７２，７４は、直線部４１ａと連結管との接続部から、直線部４１ａの長手方向および連結管の長手方向に所定長さを有する。これにより、溶接部７１，７３が所定長さにわたって被覆部７２，７４により被覆されることで、溶接部７１，７３の腐食を適切に抑制することができる。

【0148】

第６の態様に係る伝熱管は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つに係る伝熱管であって、さらに、被覆部７２，７４は、膜厚が４００μｍ以上である。これにより、被覆部７２，７４により溶接部７１，７３を安定して被覆ことができる。

【0149】

第７の態様に係る熱交換器は、排ガス通路１２１ｃを形成するダクトケーシング６０と、熱媒体の入口部が設けられる入口側のヘッダ２２，３３，４３と、熱媒体の出口部が設けられる出口側のヘッダ２３，３２，４２と、排ガス通路１２１ｃに配置されてヘッダ２２，３３，４３とヘッダ２３，３２，４２とを連結する伝熱管２１，３１，４１とを備える。これにより、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと連結管との溶接部７１，７３は、被覆部７２，７４により被覆されることとなり、溶接部７１，７３の電位差による腐食が抑制される。そして、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと連結管との間に合金などの異種金属を介在させる必要がなく、溶接作業が複雑なものとはならず、作業コストも増加しない。その結果、伝熱管２１，３１，４１の連結作業の作業性の向上を図ることができる。

【0150】

第８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、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと連結管との溶接部７１，７３は、被覆部７２，７４により被覆されることとなり、溶接部７１，７３の電位差による腐食が抑制される。そして、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと連結管との間に合金などの異種金属を介在させる必要がなく、溶接作業が複雑なものとはならず、作業コストも増加しない。その結果、伝熱管２１，３１，４１の連結作業の作業性の向上を図ることができる。

【0151】

第９の態様に係る伝熱管の接続方法は、直線部４１ａの端部と直線部４１ａと異なる材料で形成された連結管の端部とを溶接により接続する工程と、直線部４１ａと連結管との接続部の外側を被覆する工程とを有する。これにより、直線部２１ａ，３１ａ，４１ａと連結管との溶接部７１，７３は、被覆部７２，７４により被覆されることとなり、溶接部７１，７３の電位差による腐食を抑制することができると共に、伝熱管２１，３１，４１の連結作業の作業性の向上を図ることができる。

【0152】

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。また、再加熱装置１０５を、高温加熱部１１と高温予熱部１３とから構成してもよい。

【0153】

また、上述した実施形態にて、再加熱装置１０５が第１バンドル５１と第２バンドル５２と第３バンドル５３を備え、高温加熱部１１により第１バンドル５１を構成し、低温加熱部１２により第２バンドル５２を構成し、高温予熱部１３により第３バンドル５３を構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、低温加熱部１２と高温予熱部１３を共用のバンドルにより構成してもよい。

【0154】

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、別の熱交換器に適用してもよい。

【符号の説明】

【0155】

１１ 高温加熱部
１２ 低温加熱部
１３ 高温予熱部
２１ 第１伝熱管
２２ 第１ヘッダ
２３ 第２ヘッダ
２４，２５ フランジ接手
３１ 第２伝熱管
３２ 第１ヘッダ
３３ 第２ヘッダ
３４，３５ フランジ接手
４１ 第３伝熱管
４２ 第１ヘッダ
４３ 第２ヘッダ
４４，４５ フランジ接手
４６ 拡径部
５１ 第１バンドル
５２ 第２バンドル
５３ 第３バンドル
５４ 第１ケーシング
５５ 第２ケーシング
５６ 第３ケーシング
６０ ダクトケーシング
６１ 第１支持部材
６２ 第２支持部材
６３ 連結部材
６４ 架構梁
６５ 連結フランジ
６６ａ，６６ｂ 取付フランジ
６７ 吊具
７１，７３ 溶接部
７２，７４ 被覆部
８１ 連結部
８２ 作業孔
８３ プラグ
９１ ガイド部材
９２ ガイド板
９６ 支持板
９７ 貫通孔
９８ 水抜き孔
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 再加熱装置
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
Ｌ１３ 蒸気ライン
Ｌ１４ 蒸気ドレンライン
Ｌ２１ 第１接続ライン
Ｌ２２ 第２接続ライン
Ｇ 排ガス
Ｗ 熱媒体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスパスに配置される伝熱管本体と、
前記ガスパスに配置されて前記伝熱管本体と異なる材料で形成されて前記伝熱管本体における長手方向の端部に溶接により接続される連結管と、
前記伝熱管本体と前記連結管との接続部の外側を被覆する被覆部と、
を備え、
前記接続部は、前記ガスパスに配置される、
伝熱管。

【請求項2】

前記連結管は、一端部がヘッダに連結される筒形状をなすスタブであり、前記伝熱管本体の端面と前記スタブにおける他端部の端面とが接触した状態で溶接により接続される、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項3】

前記連結管は、一端部が一対の前記伝熱管本体の端部同士を連結する湾曲管であり、一対の前記伝熱管本体の端面と前記湾曲管における各端部の端面とが接触した状態で溶接により接続される、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項4】

前記被覆部は、前記伝熱管本体と前記連結管との接続部を周囲の腐食環境から保護する、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項5】

前記被覆部は、前記伝熱管本体と前記連結管との接続部から、前記伝熱管本体の長手方向および前記連結管の長手方向に所定長さを有する、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項6】

前記被覆部は、膜厚が４００μｍ以上である、
請求項１に記載の伝熱管。

【請求項7】

排ガス通路を形成するダクトケーシングと、
熱媒体の入口部が設けられる入口ヘッダと、
前記熱媒体の出口部が設けられる出口ヘッダと、
前記排ガス通路に配置されて前記入口ヘッダと前記出口ヘッダとを連結する請求項１に記載の伝熱管と、
を備える熱交換器。

【請求項8】

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７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。

【請求項9】

ガスパスに配置される伝熱管本体の端部と前記ガスパスに配置されて前記伝熱管本体と異なる材料で形成された連結管の端部とを溶接により接続する工程と、
前記伝熱管本体と前記連結管との接続部の外側を被覆する工程と、
を有し、
前記接続部を前記ガスパスに配置する、
伝熱管の製造方法。