JPH0387599A - 熱交換器の伝熱管の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「利用分野」 本発明は、多管式熱交換器の洗浄方法に関する。

「従来技術及びその問題点」 熱交換器、特に胴の内部に多数の伝熱管を収容し、その
管の末端が胴の末端を閉鎖する管仮に固定されている多
管式熱交換器の製造にあたっては必要な最終加工工程は
管束の内部を洗浄することである。これは、加工の際に
塵埃、金属チップなどが管内に沈着するために必要とな
ることである。

さらに、管束を完成前に熱処理しなければならず、これ
により管内に金属酸化物が生成する。これらの酸化物を
除去するために、管を酸洗いに付し、その後、洗浄して
酸洗い後に確実に酸が残留しないようにする。酸が残留
すると、その後の操作の間に管内を流通する流体を最終
的に汚染することになるからである。

また、多管式熱交換器の効率は、管壁上に、特に管の内
壁に沿って沈着が促進されるため、作動後に低下するこ
とは回避できない。このような沈着は、管を流通し、管
壁に沿って凝縮する媒体によって運ばれる機械的不純物
又は溶解状態で媒体中に含まれているが、熱及び／又は
化学薬品の影響によって沈殿する物質によって起こる。

これらの沈着物は管壁を通る熱伝導を妨害し、これによ
って熱交換効率を悪化する。この熱交換効率が低下する
と、管を機械的及び／又は化学的に洗浄して元の効率を
回復させなければならない。

さらに、循環冷却方式においては、蒸発による循環冷却
水の硬度の上昇を水の化学的軟化によって阻止する。原
則として、多管式熱交換器の伝熱管は、管壁からこのよ
うな沈着物を機械的及び／又は化学的に除去することに
よって定期的に洗浄されるにすぎない。

軟らかいスラッジは、熱交換器水洗装置などによって冷
却水の速度を増加することによって除去することができ
る。硬いスラッジは、通常のワイヤブラシによって除去
されるが、極めて硬いスラッジ沈着物はドリルで除去さ
れ、石灰沈着物のような硬い石状物は化学的に溶解させ
る。

熱交換器のその後の洗浄は、一定期間後にだけ行われる
という事実により、冷却管の平均熱伝達又は熱交換効率
のレベルは、多くの場合、洗浄直後に得られた最大値よ
り著しく低い。特定のプラントの特定の操作に関する理
由で、経済的と認められる熱交換器の作動期間をしばし
ば超過しなければならず、したがって、熱交換器の平均
真空度はさらに損なわれる。

管を通過する媒体から不純物及びその他の有害物質を除
去し、これらの管を定期的に洗浄するために多くの方法
及び装置が既に形成され、使用されてきた。例えば、管
に入る前記の有機物質を沈殿させるため、新しい冷却水
に塩素を添加する。

あるいは、新しい水を濾過することによって機械的不純
物を除去する。

このような熱交換器管を洗浄する別の技法は、ワイヤに
結合した綿棒を管に通して人為的に駆動する方法である
。熱交換器は多数の管を含むので、これは労力及び時間
を浪費するものである。

管の内側ライニングに付着したスケールによって伝熱管
の効率及び容積が低減することもある。

ある種のスケール又はスケール成分は有機溶剤によって
しか改質できない。液体溶剤を用いる“充填及び浸漬”
型処理は、多量の溶剤を必要とするので、実用的でない
。また、このように多量の物質の廃棄は工業的に問題で
ある。

スケールを除去するため、機械的“ピグ（ｐｉｇ）”及
び／又はゲル化した化学的“ピグも使用さｈた。機械的
ピグは、通常、管内のスケールを物理的に研磨するため
ワイヤブラシ又は研磨面を有する硬い小球状体である。

他方、ゲル化した化学的ピグは、管を通過するときに、
軟らかい沈着物を溶解及び／又は剥ぎ取ることによって
表面沈着物を除去する。文献には、多くの有機ゲルが記
載されており、例えば米国特許第３５０５３７４号明細
書には炭化水素及びハロゲン化炭化水素に対するゲル化
剤としてアルキルオレイルオルトホスフェートのマグネ
シウム塩を開示しており、さらに米国特許第３２１９６
１９号、同第３５２７５８２号及び同第３５０５３７４
号明細書には他のゲル化剤が記載されている。

有機ゲルを用いる場合、ゲルのコンシスチンシーは、ゲ
ルが溶解したときに消失しない。充分に溶解すると、溶
剤で膨潤したゲル化剤は懸濁されている別個の相として
見えるであろう。さらに、ゲル構造は、単に濃稠ではあ
るが、ゲル化されていない液体とは全く異なる粘度特性
を有する。

ゲルを管洗浄材、例えば“″ピグとして使用する場合に
は、ゲルの流動性並びに化学的及び物理的性質は、一定
の要件に合致しなければならない。

例えば、ゲルは管内に圧送されるときに破壊されないよ
うに粘弾性で、かつ自立性でなければならない。また、
ゲルは懸濁された固体を保有し、ゲル／液体界面を維持
する能力を有するのが望ましい。この後者の能力は、多
くの場合にゲル化されたピグで置換すること及び／又は
ピグを直接液体で加圧下に押し出すのが望ましいので、
必要である。また、多くの場合、１個以上の化学的ピグ
セグメントを有するピグ列を使用するのが望ましく、ゲ
ルはゲル化されたピグの前及び後の液体との混合（しば
しば流体バイパスと言われる）を抑制又は実質的に防止
する構造を有するのが好ましい。

（ａ）無極性液体有機溶剤及び（ｂ）（１）アルキルオ
レイルホスフェートと（２）アルカリ金属アルミン酸塩
との混合物のゲル化量を含む有機ゲルは、望ましい性質
を有している。米国特許第４４７３４０８号明細書には
、有機溶剤で可溶性のスケール又はスケール汚染物を管
から除去するためゲル化されたピグとして使用すること
ができ、他の多くの方法にも使用しうる有機ゲルが開示
されている。

熱交換器は、定期的に通常の使用から取り外され、その
管は、洗浄材、例えばプラスチックピグ、ナイロンブラ
シ、金属スクレーパなどを“ガン”によって制御される
空気及び水によって各管内に通して射出して洗浄する。

このような洗浄材は、はとんどの生物を除去するが、殺
滅ばしない。

冷却水は、通常、塩水、半塩水又は清水であり、１回以
上通過したもの又は再循環水であってもよい。さらに、
冷却水は、熱交換器の高い温度で増殖する傾向のある生
物を含む。

前記のように、特定の操作の性能を遠戚するために採用
される管の洗浄方法は、従来多数提案されてきた。これ
らの提案は、それが目指す特定の目的には適当であるが
、ここに記載する本発明の目的には適当ではない。

「発明の目的」 本発明は、従来技術の欠点を解消し、多管式熱交換器を
洗浄する改良方法を提供することを目的とする。詳述す
れば、本発明は、生物と関係する腐蝕、スケール及び機
械的摩耗を防止し、熱交換器の管の漏れ、保守、腐蝕度
又は管内の″閉塞゛を低減し、管の寿命を延長し、伝熱
率を改良し、廃物を捕集し、処理するとき、環境上許容
されうる処理薬品を使用することができる多管式熱交換
器の伝熱管の洗浄方法を提供することを目的とするもの
である。

「発明の構成」 本発明による熱交換器の伝熱管の洗浄方法は、熱交換器
の伝熱管内に噴射剤を用いて洗浄材を通過させることに
よって熱交換器の伝熱管を洗浄するにあたり、噴射剤と
して少量の処理化学薬品を含む水と空気との混合物又は
処理化学薬品の希薄水溶液を使用することを特徴とする
。

本発明の方法において、洗浄材としては、例えばピグ、
ブラシ又はスクレーパなどを使用する。

本発明の一つの態様においては、噴射剤として少量の処
理化学薬品を含む水と空気との混合物を使用して、洗浄
材を押し出す。

本発明のこの態様においては、空気と水との噴射剤混合
物の水の部分に少量の処理化学薬品を添加して噴射剤と
して用いて熱交換器の伝熱管の腐蝕、機械的摩耗及びス
ケーリングを抑制する。このように水に処理化学薬品を
添加することによって熱交換器の伝熱管と化学薬品との
接触が確実となり、高い洗浄効果が達成される。また、
処理化学薬品の添加量は少量であるから、環境上許容さ
れうるものであり、処理効果の実証されている廃水処理
プラントで前記廃水を容易に捕集し、処理することがで
きる。さらに、前記の洗浄処理は、１回の処理に少量の
化学薬品しか必要としないので、著しく安価であり、種
々の化学薬品を単独で又は組み合わせて使用することが
できる。

前記の空気と水との混合物噴射剤の水の部分はピグ、ブ
ラシ又はスクレーパを、これらが熱交換器の伝熱管を通
過するときに潤滑する作用を及ぼし、前記の空気と水と
の噴射剤混合物の空気の部分の膨張はピグ、ブラシ又は
スクレーパを推進して熱交換器の管内における通過を促
進する。

本発明の別の態様においては、噴射剤として化学薬品の
希薄水溶液を用いて、熱交換器の伝熱管の腐蝕、機械的
摩耗及びスケーリングを抑制する。

この態様においても、使用される化学薬品は、極めて少
量であるから、廃水は通常の廃水処理プラントに容易に
捕集し、処理され、環境上許容できるものである。

本発明において、１回の噴射剤中に存在する処理薬品は
、少なくとも１１０００ｐｐであり、有機薬品でも、無
機薬品でもよい。

本発明のいずれの態様においても、１回の噴射水に適切
な量の化学薬品を添加すると、生物が殺滅されて、より
有効な洗浄並びに腐蝕、スケール及び機械的摩耗の抑制
が達成されることがわかった。本発明により洗浄材を噴
射するため使用された“噴射水″は、実効のあることが
知られている廃水処理プラントに捕集して化学的に処理
することができる。

様々な化学薬品を単独で又は組み合わせて使用して保護
酸化物皮膜を形威し、生物サイクルを阻止し、−船釣腐
蝕を遅延・阻止し、スケールなどを除去し、防止し、機
械的摩耗に抵抗するようにすることができる。化学薬品
は、１１０００ｐｐ、２０００ｐｐｍ、１１００００ｐ
ｐ又はそれ以上の濃度の硫酸第一鉄、過酸化水素及び次
亜塩素酸ナトリウムを包含するが、これらに限定される
ものではない。これらは、普通のすべての熱交換器管用
合金、例えばアルミニウムー黄銅、アトもラルチー合金
、銅−ニッケル合金、オーステナイト及びフェライトス
テンレス調、チタン等に適用することができる。

過酸化水素（ＨｚＯｚ）及び次亜塩素酸（ＮａＯＣｌ　
）噴射水での処理は、生物抑制には硫酸第一鉄より高い
効果を示す。

上記の化学薬品は、腐蝕メカニズム及び熱交換器又は熱
交換器の合金に応じて、処理に有効である。酸化及び還
元薬品（Ｆ　ｅ　Ｓ　Ｏａ、ＮａＯＣ１及びＨｔ　Ｏｚ
を含めて）は、塩水、単塩水及び清水の生物が誘発する
Ａｊ２−黄銅製管の腐蝕に対して有効である。酸及び塩
基は、これらが管の合金を溶解しない限り有効である。

腐蝕現象を阻止する他の化学薬品も有効である。このよ
うな化学薬品は、有機又は無機のものであってよい。

本発明の改良方法の、熱交換器冷却水の従来のコンディ
ショニングより有利な点は、下記のとおりである。処理
薬品の濃度を、熱交換器の冷却剤をコンディショニング
する際に使用されるＰＩ）ｂ又は低いｐｐｍ範囲より著
しく有効なパーセント範囲に増加することができる。“
未消費の”廃棄処理薬品を捕集し、廃水処理プラントで
処理し、環境に有害な物質を除去することができる。処
理費用は、同等な運転期間に冷却剤を処理するのに必要
な数百、あるいは数千キログラムとは異なり、１回の射
出当たり僅か数キログラムの化学薬品を必要とするにす
ぎないので、著しく低い。

以上、本発明を一般的に説明してきたが、次に好ましい
実施態様を示した図面を参照して説明する。

第１図は、真っ直ぐな中空管１４を平行に多数個含む本
体１２を有する熱交換器１ｏを示す。本体１２の一方の
側に冷却剤入口１８、マンホール口２０及び排水弁２２
を含む流入水ボックス１６が設けられている。他方の側
面では、本体１２は冷却剤出口２６、マンホール口２８
及び排水弁３０を含む流出水ボックス２４を有する。

熱交換器を作動する際には、冷却剤は入口１８から流入
し、矢印３２の方向に移動する。冷却剤が流入水ボック
ス１６を満たすにしたがって、多数の管１４に入り、こ
れを通過する。冷却剤は管１４から出ると、流出水ボッ
クス２４を満たし、矢印３４の方向で冷却剤出口２６を
経てボックス２４を出る。管１４に冷却剤を通過させる
ことによって、多数の管１４は冷却される。

流入水ボックス１６が排水を必要とする場合には、排水
弁２２を設けることができる。流出水ボックスが排水を
必要とする場合には、排水弁３゜を設ける。

タービン排出蒸気３６が矢印３８の方向で熱交換器１０
の本体１２に入ると、蒸気は多数の冷たい管１４上を通
過する。タービン排出蒸気３６が多数の冷たい管１４上
を通過し続けると、蒸気がその熱エネルギーを冷却剤に
与え、凝縮して、本体１２の底部で液体４０になる。

多数の管１４から出る冷却剤は、−層暖かくなる。次に
、冷却剤は冷却される。

管１４に冷却剤を連続して流すと、多数の管１４は汚染
され、全体的効率が低減する。全体的効率の低減を防止
するため、多数の管１４から汚染物質を除去しなければ
ならない。

第２図は洗浄のため停止した熱交換器ｌＯを示す。ガン
４４は、第一ホース４６によって空気供給装置４８に接
続されている。弁５０及び計測器５２は、ホース４６及
び最終的にはガン４４に入る空気圧を制御する。第二ホ
ース５４は、ホース５４及び最終的にはガン４４に入る
水の量を制御する弁５８及び計測器６０と共に水供給装
置５６にガン４４を接続するものである。第三のホース
６２は、化学薬品供給装置６３をホース５４に計測器６
０の下流で接続するものである。弁６４及び計測器６６
は、第三のホース６２に入ってホース５４中の水と混合
される化学薬品の添加量を制御する。

洗浄工程を操作する際には、マンホール口２０を開放し
、そこにホース４６及び５４を有するガン４４を貫通さ
せる。ガン４４は、ホース４６中の空気圧をガン４４に
送り、水供給装置５６から水及び化学薬品供給装置６３
から化学薬品を吸い上げて、その混合物をガン４４に送
ることによって作動される。噴射剤は、洗浄材６８を管
１４内で推進させる。噴射剤、廃物及び洗浄材６８は、
ボックス２４に入り、その底部に落下する。廃水７０は
集められ、適切な処理プラント７２に送られる。この工
程を基管１４について、全部の管が処理されるまで、繰
り返す。

「発明の実施例」 実施例１ この実験は従来の発電所で実施し、熱交換器の管の洗浄
工程の間に硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）処理溶液を使用し
た。この処理の目的は、これらの管内の腐蝕度を減少し
、生物を殺滅し、スケールを除去することである。

試験の目的は、前記のような洗浄材を熱交換器の管に通
して射出させるため使用する噴射水に処理化学薬品を添
加する利点を評価することである。

この工程は、約１００００個の熱交換器管にピッ１側方
たり水約３０１１ｒ１．を射出し、基管を２回処理する
こととした。

１％Ｆｅ５Ｏｎ溶液を使用した。処理を、１回の射出に
約２５００個のピグを使用して４工程で実施した。熱交
換器の得られた゛処理済み”部分を射出後に使用のため
戻した。“ガン”には１回の洗浄に対して約３０Ｉｄの
水を使用し、噴射水の９５％は水ボックスから床排水口
へ排水され、廃水処理ブランｌ−（ＷＷＴＰ）へ排出さ
れるので、２５００個の管を全部洗浄するのに、約４５
．４　ｇ（０，１１ｂ）未満の硫酸第一鉄が排出される
（管２５００個Ｘ３０ａｄ／管１個Ｘｊ！／１０００ｒ
Ｉｄｌｘ１００００■／ｆｘｘｂ／４５４０００■Ｘ０
．０５損失率＝ＦｅＳＯ＜　ｏ、ｏ　８３１ｂ／　２５
００個の洗浄管）。残りの５％は、熱交換器を再使用に
戻した時に流出させた。排出されたＦｅＳＯ４の濃度は
、約４分間に１　ｐｐｍ未満であった。洗浄操作に続い
てグラブ試料を採取すると、この処理方法の環境適合性
が証明される。

実施例２ 本質的に同一の２個のグロス１８５ＭＷのユニットを有
する蒸気−発電所で上記の方法を使用して試験して本発
明の特異性を証明した。結果を下記の表に示す。

各ユニットは、長さ約９１４ｃｍ　（３０ｆｔ）の真っ
直ぐなＡｌ−黄銅製管を１０２８２本有する表面凝縮器
を有していた。Ｂｔｌ凝縮器の管だけは、５月初旬に１
％Ｆｅ５Ｏａを用いて始め、５月下旬に０．５％Ｆｅ５
０．を用い、６月には０．２％Ｈ，０゜を用い、８月に
は０．２％Ｉ（ｔ　Ｏ□を用いて、はぼ１ケ月間隔で４
回、本発明により化学的に処理した（パーセンテージは
、管表面と接触する“空気と水との噴射剤混合物”の水
部分の濃度に関するものである）。５月初旬の処理の間
には約８％のＦｅＳＯ４水溶液を４５．４１使用し、５
月下旬の処理の間には２２．７１使用した。６月及び８
月の処理の間には３％Ｈ，Ｏ，水溶液を約２８．４　ｆ
ｆ使用した。

下記の表には、試験の結果を示し、Ｂｔｉｉ縮器の性能
が循環水をナルコ・セミカル・カンパニ（ＮＡＬＣＯＣ
ｈｅｍｊｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）の“アクチーブロム
（Ａｃｔｉ−Ｂｒｏｍ）’　　（商標）で処理されたＢ
ｔ２凝縮器より有意に良好であることを証明する。

前記の処理刃の間にＢｔｌに関する改善された凝縮器背
圧は、同じ期間のＢｔ２より９．６７７４ｍｍＨｇ良好
であった。さらに、１月当たりの凝縮器の洗浄回数は、
Ｂｔ２に比べてＢｔｌでは２．３７５回減少していた。

Ｂｔｌ凝縮器の処理した半分を使用に戻した後、初めの
１２分以内に凝縮器の出口の循環水を分析したところ、
廃物の流出はほとんど認められなかった。

ｍＨ 月平均　　　　処理前の　処理後の 凡　−１Ｌニー■４−王三り上　王三り上３月　　７．
２３３９　１３．５５０９　６．３１６９４月　１１．
５０８７　１３．４６９６　１゜９６０８６月　　１．
９１７７　１１．０８２０　　　　　　９．１６４３７
月　　３．７２８７　１６．７６４０　　　　　１３．
０３５３８月　　５．６５４０　２３．２４８６　　　
　　　Ｊカラム平均　　　４．１３８８　１３．２３５
９処理工程により９．０９５７＋＋ｍＨｇが改善された
。

盃皿盈±洗企目敗 月平均　　　　処理前の　処理後の 凡　−１Ｌ土　−■」−王三ユ上　土ミュ上３月　　１
．２５　　３，５０　　２．２５４月　　２．２５　　
０．７５　−１．５０６月　　２．００　　３．５０　
　　　　　１．５０７月　　０．７５　　５．００　　
　　　　４．２５８月　　１．２５　　３．７５　　　
　　−ｚヨＹ」−カラム平均　　　０．３７５°　２．
７５＊処理により１ケ月２．３７５回の洗浄回数が減少
した。

前記の噴射剤及び洗浄材は、２つ以上を組み合わせて他
の方法及び構造にも有効に適用できることはもちろんで
ある。

「発明の効果」 本発明によれば、使用する処理化学薬品の濃度を、熱交
換器の冷却剤をコンディショニングする際に使用される
ｐＩ）ｂ又は低いｐｐｍ範囲より著しく有効なパーセン
ト範囲に増加することができる。

”未消費の”廃棄処理薬品を捕集し、廃水処理プラント
で処理し、環境に有害な物質を除去することができる。

処理費用は、同等な運転期間に冷却剤を処理するのに必
要な数百、あるいは数千キログラムとは異なり、１回の
射出当たり僅か数キログラムの化学薬品を必要とするに
すぎないので、著しく低い。

【図面の簡単な説明】

第１図は多管式熱交換器の一部を断面とした側面図、第
２図は第１図の熱交換器を本発明により洗浄する方法を
説明する一部を断面とした側面図である。 符号の説明 １０・・・熱交換器、１２・・・本体、１４・・・管、
１８・・・冷却剤人口、２６・・・冷却剤出口、３６・
・・タービン排出蒸気、４４・・・ガン、４６．５４及
び６２・・・ホース、４８・・・空気供給装置、６３・
・・化学薬品供給装置、６８・・・洗浄材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱交換器の伝熱管内に噴射剤を用いて洗浄材を通過
   させることによって熱交換器の伝熱管を洗浄するにあた
   り、噴射剤として少量の処理化学薬品を含む水と空気と
   の混合物又は処理化学薬品の希薄水溶液を使用すること
   を特徴とする熱交換器の伝熱管の洗浄方法。２、洗浄材
   がピグ、ブラシ又はスクレーパである請求項１記載の方
   法。 ３、前記処理化学薬品が少なくとも１０００ｐｐｍ存在
   する請求項１記載の方法。 ４、前記処理化学薬品が無機物質である請求項１記載の
   方法。 ５、前記処理化学薬品が有機物質である請求項１記載の
   方法。 ６、前記処理化学薬品が酸又は塩基である請求項１記載
   の方法。 ７、前記処理化学薬品が酸化剤化合物及び還元剤化合物
   のうちの少なくとも１種から選択されたものである請求
   項１記載の方法。 ８、前記処理化学薬品が硫酸第一鉄、次亜塩素酸ナトリ
   ウム及び過酸化水素のうちの少なくとも１種から選択さ
   れたものである請求項１記載の方法。