特許 7542378 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-22

(45)【発行日】2024-08-30

(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】

   F28F 9/02 20060101AFI20240823BHJP

   F23J 13/00 20060101ALI20240823BHJP

   F23J 99/00 20060101ALI20240823BHJP

   F28D 1/02 20060101ALI20240823BHJP

   F28F 9/013 20060101ALI20240823BHJP

   F28F 9/04 20060101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

F28F9/02 Z

F28F9/02 J

F28F9/02 301Z

F23J13/00 Z

F23J99/00

F28D1/02

F28F9/013 B

F28F9/04

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020158562

(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公開番号】P2022052283

(43)【公開日】2022-04-04

【審査請求日】2022-08-09

【審判番号】

【審判請求日】2023-05-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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】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

【合議体】

【審判長】鈴木 充

【審判官】村山 美保

【審判官】水野 治彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－２６９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－６５７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２９６９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３２５５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４８２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－１４１８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６０２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２８０７６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F23J13/00-99/00

F28F9/00-9/26

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置される複数の伝熱管と、
前記ハウジングに固定されて前記複数の伝熱管の一端部が連結される第１ヘッダと、
前記ハウジングに固定されて前記複数の伝熱管の他端部が連結される第２ヘッダと、
前記第１ヘッダの外部から前記第１ヘッダの内部における前記複数の伝熱管の連結部にアクセスする第１アクセス部と、
前記第２ヘッダの外部から前記第２ヘッダの内部における前記複数の伝熱管の連結部にアクセスする第２アクセス部と、
前記ハウジングの内部に配置されて複数の支持孔に前記複数の伝熱管が挿通されて支持する支持板と、
前記ハウジングの内部に配置されて前記複数の伝熱管の間に位置する共鳴防止板と、
を備え、
前記共鳴防止板は、前記複数の伝熱管の長手方向に沿って配置され、周囲が前記ハウジングに固定されると共に前記第１ヘッダおよび前記第２ヘッダ側に延出され、且つ、前記支持板と交差するように配置されることで前記ハウジングの内部を複数の空間部に区画する、
熱交換器。

【請求項2】

前記第１アクセス部および前記第２アクセス部は、前記第１ヘッダおよび前記第２ヘッダにそれぞれ設けられる第１開口部および第２開口部を有する、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記第１開口部は、前記第１ヘッダにおける前記伝熱管の連結部に対向して設けられ、前記第２開口部は、前記第２ヘッダにおける前記伝熱管の連結部に対向して設けられる、
請求項２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記第１開口部および前記第２開口部は、それぞれ第１プラグおよび第２プラグが着脱自在に設けられる、
請求項２または請求項３に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記伝熱管は、円筒形状をなす素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、
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】

前記支持孔は、内径が前記伝熱管の外径より若干大きく形成されると共に、前記支持板は、厚さが前記伝熱管の長手方向における前記フィンの隙間より大きく形成される、
請求項５に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記伝熱管は、一端部が前記第１ヘッダに形成された第１連結孔に挿入され、他端部が前記第２ヘッダに形成された第２連結孔に挿入され、前記一端部および前記他端部が拡管されることで前記第１ヘッダおよび前記第２ヘッダにそれぞれ連結される、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項8】

前記ハウジングは、周囲に前記ハウジングを支持する複数の支持脚が設けられ、前記支持脚は、筒形状に形成される、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項9】

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８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、効率良く熱交換を行う。

【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】

【文献】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】

上述した排煙処理装置で使用される再加熱装置にて、伝熱管は、素管の外周部にフィンが固定されたフィンチューブが適用される。フィンチューブは、排ガスに含まれる腐食性不純物含有ミストの付着により腐食が発生しやすく、素管が損傷して熱媒体の漏洩が発生することがある。伝熱管（フィンチューブ）が損傷すると、損傷した伝熱管の入口部と出口部を止栓して使用不能とする。伝熱管の止栓作業は、再加熱装置のハウジングなどを解体して実施する必要があり、大掛かりな作業となり、作業時間が長くなると共に作業コストが増加してしまうという課題がある。また、伝熱管の止栓作業の間、排煙処理装置を停止する必要があり、排煙処理が困難となってしまう。

【0007】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管のメンテナンス作業の作業性の向上を図ると共に排煙処理作業の停止を抑制す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、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置される複数の伝熱管と、前記ハウジングに固定されて前記複数の伝熱管の一端部が連結される第１ヘッダと、前記ハウジングに固定されて前記複数の伝熱管の他端部が連結される第２ヘッダと、前記第１ヘッダの外部から前記第１ヘッダの内部における前記複数の伝熱管の連結部にアクセスする第１アクセス部と、前記第２ヘッダの外部から前記第２ヘッダの内部における前記複数の伝熱管の連結部にアクセスする第２アクセス部と、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、伝熱管のメンテナンス作業の作業性の向上を図ることができると共に、排煙処理作業の停止を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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、再加熱装置を表す概略平面図である。

【図4】図４は、再加熱装置を表す概略正面図である。

【図5】図５は、高温加熱部を表す概略平面図である。

【図6】図６は、高温加熱部を表す概略側面図である。

【図7】図７は、第１伝熱管の支持構造を表す概略図である。

【図8】図８は、第１ヘッダを表す断面図である。

【図9】図９は、第１ヘッダと第１伝熱管の連結構造を表す断面図である。

【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】

［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。

【0014】

本実施形態において、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（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。

【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（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（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、本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。本実施形態では、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、完全向流方式の熱交換器であるが、高温予熱向流方式や他の方式の熱交換器であってもよい。

【0023】

再加熱装置１０５は、高温加熱部１１と、中温加熱部１２と、低温加熱部１３とを備える。高温加熱部１１と中温加熱部１２と低温加熱部１３は、排ガス通路１２１ｃに配置される。

【0024】

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。

【0025】

中温加熱部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。中温加熱部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。

【0026】

低温加熱部１３は、中温加熱部１２より排ガスＧの流れ方向の上流側に配置される。低温加熱部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。

【0027】

第２熱媒体循環ラインＬ１２は、上流側の端部が熱回収装置１０１に接続され、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。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に接続され、上流側の端部が低温加熱部１３の第２ヘッダ４３に接続される。高温加熱部１１の第２ヘッダ２３と中温加熱部１２の第１ヘッダ３２は、第１接続ラインＬ２１よりに接続される。中温加熱部１２の第２ヘッダ３３と低温加熱部１３の第１ヘッダ４２は、第２接続ラインＬ２２よりに接続される。

【0028】

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。

【0029】

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から第１接続ラインＬ２１により中温加熱部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下流側の端部３１ａに供給される。第２伝熱管３１の熱媒体は、排ガスＧの流れ方向における上流側の端部３１ｂから第２接続ラインＬ２２により低温加熱部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下流側の端部４１ａ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上流側の端部４１ｂから第１熱媒体循環ラインＬ１１に排出される。

【0030】

図３は、再加熱装置を表す概略平面図、図４は、再加熱装置を表す概略正面図である。

【0031】

再加熱装置１０５は、第１バンドル５１と、第２バンドル５２と、第３バンドル５３を備える。第１バンドル５１は、高温加熱部１１により構成され、第２バンドル５２は、中温加熱部１２により構成され、第３バンドル５３は、低温加熱部１３により構成される。第１バンドル５１は、第１ハウジング５４の内部に複数の第１伝熱管２１が配置され、第２バンドル５２は、第２ハウジング５５の内部に複数の第２伝熱管３１が配置され、第３バンドル５３は、第３ハウジング５６の内部に複数の第３伝熱管４１が配置される。

【0032】

高温加熱部１１にて、第１ヘッダ２２は、第１バンドル５１の第１ハウジング５４における排ガスＧの流れ方向の下流側に固定され、第２ヘッダ２３は、第１バンドル５１の第１ハウジング５４における排ガスＧの流れ方向の上流側に固定される。中温加熱部１２にて、第１ヘッダ３２は、第２バンドル５２の第２ハウジング５５における排ガスＧの流れ方向の下流側に固定され、第２ヘッダ３３は、第２バンドル５２の第２ハウジング５５における排ガスＧの流れ方向の上流側に固定される。低温加熱部１３にて、第１ヘッダ４２は、第３バンドル５３の第３ハウジング５６における排ガスＧの流れ方向の下流側に固定され、第２ヘッダ４３は、第３バンドル５３の第３ハウジング５６における排ガスＧの流れ方向の上流側に固定される。

【0033】

第１ヘッダ２２は、内部に連通するフランジ接手２４が取付けられ、第２ヘッダ２３は、内部に連通するフランジ接手２５が取付けられる。複数の第１伝熱管２１は、Ｕ字形状をなす複数の連結管２６により直列に連結され、排ガスＧの流れ方向に沿う面方向に配置される。直列に連結された複数の第１伝熱管２１は、排ガスＧの流れ方向に直交する方向に所定間隔を空けて複数配置されることで、第１伝熱管群が構成される。複数の第１伝熱管２１は、端部２１ａが第１ヘッダ２２に連結され、端部２１ｂが第２ヘッダ２３に連結される。第１ヘッダ３２は、内部に連通するフランジ接手３４が取付けられ、第２ヘッダ３３は、内部に連通するフランジ接手３５が取付けられる。複数の第２伝熱管３１は、Ｕ字形状をなす連結管３６により直列に連結されたものが排ガスＧの流れ方向に沿って複数列配置される。複数の第２伝熱管３１は、端部３１ａが第１ヘッダ３２に連結され、端部３１ｂが第２ヘッダ４３に連結される。第１ヘッダ４２は、内部に連通するフランジ接手４４が取付けられ、第２ヘッダ３３は、内部に連通するフランジ接手４５が取付けられる。複数の第３伝熱管４１は、Ｕ字形状をなす連結管４６により直列に連結されたものが排ガスＧの流れ方向に沿って複数列配置される。複数の第３伝熱管４１は、端部４１ａが第１ヘッダ４２に連結され、端部４１ｂが第２ヘッダ４３に連結される。

【0034】

第２熱媒体循環ラインＬ１２を構成する配管の端部は、フランジ接手２４を介して第１ヘッダ２２に連結される。第１接続ラインＬ２１を構成する配管の一端部は、フランジ接手２５を介して第２ヘッダ２３に連結され、第１接続ラインＬ２１を構成する配管の他端部は、フランジ接手３４を介して第１ヘッダ３２に連結される。第２接続ラインＬ２２を構成する配管の一端部は、フランジ接手３５を介して第２ヘッダ３３に連結され、第２接続ラインＬ２２を構成する配管の他端部は、フランジ接手４４を介して第１ヘッダ４２に連結される。第１熱媒体循環ラインＬ１１を構成する配管の端部は、フランジ接手４５を介して第２ヘッダ４３に連結される。

【0035】

［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。

【0036】

熱媒体は、第２熱媒体循環ラインＬ１２から高温加熱部１１の複数の第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。高温加熱部１１で熱交換した熱媒体は、第１伝熱管２１から第１接続ラインＬ２１を通って中温加熱部１２の複数の第２伝熱管３１の端部３１ａに供給される。中温加熱部１２は、熱媒体が端部３１ａから端部３１ｂ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。

【0037】

中温加熱部１２で熱交換した熱媒体は、第２伝熱管３１から第２接続ラインＬ２２を通って低温加熱部１３の複数の第３伝熱管４１の端部４１ａに供給される。低温加熱部１３は、熱媒体が端部４１ａから端部４１ｂ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。その後、低温加熱部１３で熱交換した熱媒体は、第３伝熱管４１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。

【0038】

［高温加熱部の構成］
図５は、高温加熱部を表す概略平面図、図６は、高温加熱部を表す概略側面図、図７は、第１伝熱管の支持構造を表す概略図である。

【0039】

図５から図７に示すように、高温加熱部１１は、第１バンドル５１により構成される。第１バンドル５１は、第１ハウジング５４の内部に複数の第１伝熱管２１が配置される。第１ヘッダ２２は、第１ハウジング５４の一端部に固定され、第２ヘッダ２３は、第１ハウジング５４の他端部に固定される。複数の第１伝熱管２１は、排ガスＧの流れ方向に沿って配置されたものが複数の連結管２６により直列に連結され、直列に連結された複数の第１伝熱管２１は、排ガスＧの流れ方向に直交する方向に所定間隔を空けて複数配置される。

【0040】

第１ハウジング５４は、内部に複数（図５および図６では、１つだけ記載）の支持板６１が配置される。複数の支持板６１は、第１伝熱管２１の長手方向に所定間隔を空けて配置され、周囲が第１ハウジング５４に固定される。支持板６１は、複数の支持孔６２が形成される。複数の支持孔６２は、支持板６１に当間隔を空けて配置され、例えば、格子状または千鳥格子状に形成される。複数の第１伝熱管２１は、複数の支持孔６２に挿通されて支持される。

【0041】

第１伝熱管２１は、素管２１ｃと、フィン２１ｄとを有する。素管２１ｃは、円筒形状をなす。素管２１ｃは、外周面にフィン２１ｄが固定される。フィン２１ｄは、らせん形状をなすように素管２１ｃに固定される。そのため、第１伝熱管２１は、フィンチューブとして構成される。第１伝熱管２１としてのフィンチューブは、素管２１ｃにおける直線部だけにフィン２１ｄが固定される。すなわち、第１伝熱管２１は、端部２１ａ，２１ｂや連結管２６にフィン２１ｄが設けられていない。

【0042】

支持板６１に形成された支持孔６２は、内径ｄ１が第１伝熱管２１の外径（フィン２１ｄの外径）ｄ２より若干大きく形成される。また、支持板６１は、厚さｔ１が第１伝熱管２１の長手方向におけるフィン２１ｄの隙間ｔ２より大きく形成される。この場合、内径ｄ１と外径ｄ２との差、厚さｔ１と隙間ｔ２との差は、第１伝熱管２１の熱膨張量に応じて設定される。そのため、第１伝熱管２１としてのフィンチューブを支持板６１の支持孔６２に容易に挿入することができる。このとき、第１伝熱管２１は、フィン２１ｄにおける鉛直方向の下端が支持板６１における支持孔６２の内面に適正に載置される。そして、第１伝熱管２１は、フィン２１ｄにおける鉛直方向の上端と支持板６１における支持孔６２の内面との間に隙間が確保される。そのため、第１伝熱管２１が熱膨張しても、フィン２１ｄが支持孔６２の内面に接触して損傷することがない。

【0043】

また、第１ハウジング５４は、内部に共鳴防止板６３が配置される。共鳴防止板６３は、複数の第１伝熱管２１の間に位置し、周囲が第１ハウジング５４に固定される。共鳴防止板６３は、複数の第１伝熱管２１が配置された第１ハウジング５４の内部を２つの空間部に区画する。なお、共鳴防止板６３を複数配置し、第１ハウジング５４の内部を複数の空間部に区画してもよい。そのため、共鳴防止板６３により、複数の第１伝熱管２１が振動することで発生する音の共鳴が抑制される。

【0044】

さらに、第１ハウジング５４は、周囲に複数の支持脚６４が設けられる。複数の支持脚６４は、上部が第１ハウジング５４の外面に固定され、下端部が所定の床面に設置される。支持脚６４は、筒形状に形成される。支持脚６４は、円筒形状であることが好ましいが、楕円筒形状や多角筒形状であってもよい。支持脚６４は、排ガス通路に位置することから、排ガスＧが接触して摩耗または腐食が発生する。このとき、支持脚６４が筒形状をなすことから、排ガスＧの接触面積が減少し、摩耗または腐食の進行を遅らせることができる。

【0045】

ここでは、高温加熱部１１の構成について説明したが、中温加熱部１２および低温加熱部１３も同様の構成となっている。

【0046】

［ヘッダの構成］
図８は、第１ヘッダを表す断面図、図９は、第１ヘッダと第１伝熱管の連結構造を表す断面図である。

【0047】

図５に示すように、第１ヘッダ２２は、第１アクセス部７１を有し、第２ヘッダ２３は、第２アクセス部７２を有する。第１アクセス部７１は、第１ハウジング５４や第１ヘッダ２２の外部から、第１ヘッダ２２の内部における第１伝熱管２１の連結部にアクセスするためのものである。第２アクセス部７２は、第１ハウジング５４や第２ヘッダ２３の外部から、第２ヘッダ２３の内部における第１伝熱管２１の連結部にアクセスするためのものである。ここで、アクセスとは、作業者が第１伝熱管２１の検査や修理作業などを実施するとき、外部から第１伝熱管２１までの到達経路である。

【0048】

図５および図８に示すように、第１ヘッダ２２は、円筒形状をなし、第１伝熱管２１の端部２１ａが連結され、第１ヘッダ２２と第１伝熱管２１の内部が連通する。そのため、第１ヘッダ２２の熱媒体が第１伝熱管２１に流れる。第１ヘッダ２２は、第１アクセス部７１を構成する第１開口部としての第１作業孔７３が形成される。第１作業孔７３は、第１ヘッダ２２における第１伝熱管２１の端部２１ａが連結される連結部に対向して設けられる。第１作業孔７３は、第１プラグ７４が着脱自在に設けられる。第１プラグ７４は、ねじや嵌合などにより第１作業孔７３に取付けられる。高温加熱部１１の運転時、第１作業孔７３は、第１プラグ７４が取付けられて閉止される。高温加熱部１１が停止したメンテナンス時、第１作業孔７３は、第１プラグ７４が取外されて開放される。

【0049】

同様に、第２ヘッダ２３は、第２アクセス部７２を構成する第２開口部としての第２作業孔７５が形成される。第２作業孔７５は、第２ヘッダ２３における第１伝熱管２１の端部２１ｂが連結される連結部に対向して設けられる。第２作業孔７５は、第２プラグ７６が着脱自在に設けられる。高温加熱部１１の運転時、第２作業孔７５は、第２プラグ７６が取付けられて閉止される。高温加熱部１１が停止したメンテナンス時、第２作業孔７５は、第２プラグ７６が取外されて開放される。

【0050】

高温加熱部１１（再加熱装置１０５）は、腐食性不純物含有ミストが含まれる排ガスＧが流入し、付着と蒸発の事象が繰り返し生じる。すると、第１伝熱管２１は、腐食が発生して熱媒体の漏洩が発生することがある。

【0051】

そのため、例えば、高温加熱部１１の運転を停止した定期検査時に、複数の第１伝熱管２１のリーク検査を実施する。第１伝熱管２１のリーク検査を実施するとき、第１アクセス部７１および第２アクセス部７２を使用する。

【0052】

リーク検査にて、まず、複数の第１伝熱管２１と第１ヘッダ２２および第２ヘッダ２３から熱媒体を排出する。次に、第１作業孔７３から第１プラグ７４を取外し、第２作業孔７５から第２プラグ７６を取外すことで、第１作業孔７３と第２作業孔７５を開放する。この状態で、第１伝熱管２１に対して、第１作業孔７３から第１ヘッダ２２の内部に図示しない閉止治具を挿入し、第１ヘッダ２２に連結された第１伝熱管２１の端部２１ａを閉止する。そして、第２作業孔７５から第２ヘッダ２３の内部に図示しない加圧ノズルを挿入し、第２ヘッダ２３に連結された第１伝熱管２１の端部２１ｂから空気を供給して加圧する。ここで、第１伝熱管２１における端部２１ａと端部２１ｂとの間の領域の圧力が保持できれば、第１伝熱管２１にリークはないと判定される。なお、第１伝熱管２１における端部２１ａと端部２１ｂとの間の領域の圧力は、閉止治具などに設けられた圧力計により検出すればよい。

【0053】

一方、第１伝熱管２１における端部２１ａと端部２１ｂとの間の領域の圧力が保持できなければ、第１伝熱管２１にリークがあると判定される。このようなリーク検査を全ての第１伝熱管２１に対して実施する。

【0054】

ここで、リークがあると判定された第１伝熱管２１は、隔離されて使用不能とする。すなわち、リークがあると判定された第１伝熱管２１は、各端部２１ａ，２１ｂを閉塞する。第１伝熱管２１に対して、まず、第１作業孔７３から第１ヘッダ２２の内部に図示しない閉止治具を用いて止栓７７を挿入する。そして、閉止治具を操作し、第１ヘッダ２２に連結された第１伝熱管２１の端部２１ａに止栓７７を挿入して固定する。次に、第２作業孔７５から第２ヘッダ２３の内部に図示しない閉止治具を用いて止栓（図示略）を挿入する。そして、閉止治具を操作し、第２ヘッダ２３に連結された第１伝熱管２１の端部２１ｂ止栓を挿入して固定する。第１伝熱管２１におけるリーク検査や止栓作業が完了すると、第１作業孔７３に第１プラグ７４を取付け、第２作業孔７５に第２プラグ７６を取付けることで、第１作業孔７３と第２作業孔７５を閉止する。

【0055】

このようにリークがあると判定された第１伝熱管２１の各端部２１ａ，２１ｂに止栓７７を固定することで、熱媒体を流入させずに使用不能する。つまり、リークがあると判定された第１伝熱管２１だけを使用不能とし、リークがないと判定された第１伝熱管２１だけを使用可能とする。そのため、使用不能とする第１伝熱管２１を少なくして伝熱面積の減少を抑制できる。

【0056】

また、図８に示すように、第１伝熱管２１は、各端部２１ａ，２１ｂが第１ヘッダ２２および第２ヘッダ２３に対して拡管により連結される。すなわち、図９に示すように、第１ヘッダ２２は、第１プラグ７４が取外されて第１作業孔７３が開放される。第１ヘッダ２２は、第１連結孔８１が形成され、第１伝熱管２１は、端部２１ａが第１連結孔８１に挿入される。この状態で、第１作業孔７３から拡管用工具８２を挿入し、加圧部８３を第１連結孔８１に挿入された第１伝熱管２１の端部２１ａの内側に位置させる。ここで、加圧部８３が端部２１ａの内面を押圧して拡管させる。

【0057】

すると、図８に示すように、第１伝熱管２１は、端部２１ａの外面が外方に突出されて突起部２１ｅが形成される。突起部２１ｅは、第１連結孔８１の内面を凹状に変形させて係止する。なお、突起部２１ｅは、端部２１ａの周方向に複数形成してもよく、リング形状に形成してもよい。第１伝熱管２１は、端部２１ａに形成された突起部２１ｅが第１連結孔８１の内面に係止することで、第１伝熱管２１の端部２１ａが第１ヘッダ２２に連結される。その後、第１ヘッダ２２の第１連結孔８１の内周面と第１伝熱管２１の端部２１ａとがシール溶接される。

【0058】

図示しないが、同様に、第１伝熱管２１は、端部２１ｂに形成された突起部が第２ヘッダ２３に形成された第２連結孔の内面に係止することで、第１伝熱管２１の端部２１ｂが第２ヘッダ２３に連結される。

【0059】

なお、ここでは、高温加熱部１１の構成について説明したが、中温加熱部１２および低温加熱部１３も同様の構成となっている。

【0060】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る熱交換器は、ハウジング５４（５５，５６）と、ハウジング５４（５５，５６）の内部に配置される複数の伝熱管２１（３１，４１）と、ハウジング５４に固定されて複数の伝熱管２１（３１，４１）の端部２１ａ（３１ａ，４１ａ）が連結される第１ヘッダ２２（３２，４２）と、ハウジング５４（５５，５６）に固定されて複数の伝熱管２１（３１，４１）の他端部２１ｂ（３１ｂ，４１ｂ）が連結される第２ヘッダ２３（３３，４３）と、第１ヘッダ２２（３２，４２）の外部から第１ヘッダ２２（３２，４２）の内部における複数の伝熱管２１（３１，４１）の端部（連結部）２１ａにアクセスする第１アクセス部７１と、第２ヘッダ２３（３３，４３）の外部から第２ヘッダ２３，３３，４３の内部における複数の伝熱管２１（３１，４１）の端部（連結部）２１ｂにアクセスする第２アクセス部７２とを備える。

【0061】

第１の態様に係る熱交換器は、伝熱管２１（３１，４１）に対する各種のメンテナンス作業を実施するとき、第１アクセス部７１から第１ヘッダ２２（３２，４２）を通して伝熱管２１（３１，４１）の端部（一端部）２１ａにアクセスすることができると共に、第２アクセス部７２から第２ヘッダ２３（３３，４３）を通して伝熱管２１（３１，４１）の端部（他端部）２１ｂにアクセスすることができる。そのため、ハウジング５４（５５，５６）などを解体せずに各種のメンテナンス作業を実施することができ、伝熱管２１（３１，４１）のメンテナンス作業の作業性の向上を図ることができると共に、排煙処理作業の停止を抑制することができる。

【0062】

第２の態様に係る熱交換器は、第１アクセス部７１および第２アクセス部７２は、第１ヘッダ２２（３２，４２）および第２ヘッダ２３（３３，４３）にそれぞれ設けられる第１作業孔（第１開口部）７３および第２作業孔（第２開口部）７５を有する。これにより、第１アクセス部７１および第２アクセス部７２の構成を簡素化することができる。

【0063】

第３の態様に係る熱交換器は、第１作業孔７３は、第１ヘッダ２２における第１伝熱管２１の端部（連結部）２１ａに対向して設けられ、第２作業孔７５は、第２ヘッダ２３における第１伝熱管２１の端部（連結部）２１ｂに対向して設けられる。これにより、外部から第１作業孔７３および第２作業孔７５により第１伝熱管２１の端部２１ａ，２１ｂに対して容易にアクセスすることができる。

【0064】

第４の態様に係る熱交換器は、第１作業孔７３および第２作業孔７５は、それぞれ第１プラグ７４および第２プラグ７６が着脱自在に設けられる。これにより、第１プラグ７４および第２プラグ７６を第１作業孔７３および第２作業孔７５に取付けて閉止することで、高温加熱部１１を適正に運転することができる。一方、第１作業孔７３および第２作業孔７５から第１プラグ７４および第２プラグ７６を取外して開放することで、高温加熱部１１に対するメンテナンス作業を容易に実施することができる。

【0065】

第５の態様に係る熱交換器は、伝熱管２１（３１，４１）は、円筒形状をなす素管２１ｃの外周面にらせん形状をなすフィン２１ｄが固定されたフィンチューブである。これにより、伝熱管２１の表面積を増加させることで熱交換面積が増加し、熱交換効率の向上を図ることができる。

【0066】

第６の態様に係る熱交換器は、ハウジング５４（５５，５６）は、内部に複数の支持孔６２が設けられた支持板６１が配置され、複数の伝熱管２１（３１，４１）が複数の支持孔６２に挿通されて支持される。これにより、複数の伝熱管２１と支持板６１との組み付けが容易となり、高温加熱部１１の組付性を向上することができる。

【0067】

第７の態様に係る熱交換器は、支持孔６２は、内径ｄ１が伝熱管２１（３１，４１）の外径ｄ２より若干大きく形成されると共に、支持板６１は、厚さｔ１が伝熱管２１（３１，４１）の長手方向におけるフィン２１ｄの隙間ｔ２より大きく形成される。これにより、伝熱管２１が熱膨張しても、フィン２１ｄが支持孔６２の内周面を押圧して変形することがなく、伝熱管２１の損傷を抑制することができる。

【0068】

第８の態様に係る熱交換器は、ハウジング５４（５５，５６）は、複数の伝熱管２１（３１，４１）の間に位置して共鳴防止板６３が配置される。これにより、複数の伝熱管２１が振動することで発生する音の共鳴が共鳴防止板６３により抑制することができる。

【0069】

第９の態様に係る熱交換器は、伝熱管２１（３１，４１）は、端部２１ａ（３１ａ，４１ａ）が第１ヘッダ２２（３２，４２）に形成された第１連結孔８１に挿入され、他端部２１ｂ（３１ｂ，４１ｂ）が第２ヘッダ２３（３３，４３）に形成された第２連結孔に挿入され、端部２１ａおよび他端部２１ｂが拡管されることで第１ヘッダ２２および第２ヘッダ２３にそれぞれ連結される。これにより、第１ヘッダ２２と伝熱管２１の端部２１ａおよび第２ヘッダ２３と伝熱管２１の端部２１ｂとを隅肉溶接などによる強度を確保するための接続処理を不要とすることができ、作業性を向上することができる。

【0070】

第１０の態様に係る熱交換器は、ハウジング（５５，５６）は、周囲にハウジング（５５，５６）を支持する複数の支持脚６４が設けられ、支持脚６４は、筒形状に形成される。これにより、排ガスＧと支持脚６４との接触面積が減少し、摩耗または腐食の進行を遅らせることができる。

【0071】

第１１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、第１アクセス部７１および第２アクセス部７２により、ハウジング５４（５５，５６）などを解体せずに各種のメンテナンス作業を実施することができ、伝熱管２１（３１，４１）のメンテナンス作業の作業性の向上を図ることができると共に、排煙処理作業の停止を抑制することができる。

【0072】

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と中温加熱部１２と低温加熱部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。

【0073】

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、中温加熱部１２により第２バンドル５２を構成し、低温加熱部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、中温加熱部１２と低温加熱部１３を共用のバンドルにより構成してもよい。

【0074】

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】

【0075】

１１ 高温加熱部
１２ 中温加熱部
１３ 低温加熱部
２１ 第１伝熱管
２１ａ，２１ｂ 端部
２１ｃ 素管
２１ｄ フィン
２１ｅ 突起部
２２ 第１ヘッダ
２３ 第２ヘッダ
２４，２５ フランジ接手
２６ 連結管
３１ 第２伝熱管
３１ａ，３１ｂ 端部
３２ 第１ヘッダ
３３ 第２ヘッダ
３４，３５ フランジ接手
３６ 連結管
４１ 第３伝熱管
４１ａ，４１ｂ 端部
４２ 第１ヘッダ
４３ 第２ヘッダ
４４，４５ フランジ接手
４６ 連結管
５１ 第１バンドル
５２ 第２バンドル
５３ 第３バンドル
５４ 第１ハウジング
５５ 第２ハウジング
５６ 第３ハウジング
６１ 支持板
６２ 支持孔
６３ 共鳴防止板
６４ 支持脚
７１ 第１アクセス部
７２ 第２アクセス部
７３ 第１作業孔（第１開口部）
７４ 第１プラグ
７５ 第２作業孔（第２開口部）
７６ 第２プラグ
７７ 止栓
８１ 第１連結孔
８２ 拡管用工具
８３ 加圧部
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】