JPH04191A - 熱交換器における伝熱管の内面洗浄方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱交換器における伝熱管の内面洗浄方法に係
り、特に、発電プラントにおける復水器などの多管式熱
交換器の伝熱管内面に付着するスライムやスケールなど
を清掃除去する伝熱管の内面洗浄方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、冷却器として用いられる熱交換器の伝熱管には、
水垢や錆などのスケールの生成や水温の上昇によるバク
テリヤ、藻、菌類が増殖し、これらに塵埃などが混入し
てきて、軟泥状になったスライムなどが生成する。これ
らが管内の壁面に付着すると熱交換能力の低下、伝熱管
腐食孔の生成などの障害が起こる。特に、復水器などの
場合、蒸気タービンの効率が低下し、発電機の出力が下
がるため膨大な損失となる。

これらの対策として、現状では化学薬品による洗浄剤を
用いてスケールやスライムを除去しているが、洗浄後の
廃液は水質汚濁の公害問題となるので、中和処理などが
必要であった。特に、海水を用いる熱交換器の場合、冷
却水量が多量であるため、薬品の流出がない場合であっ
ても、海洋の生態系が変わるとの心配から薬品を用いな
い方法がとられつつある。

薬品を用いない洗浄方法として、熱交換水中にスポンジ
ボールを投入浮遊させることで伝熱管内を貫流させなが
ら洗浄することも行なわれているが、スポンジボールの
損耗測定、補充のための運転管理が煩られしいという欠
点があった。また、特開昭５９−１０３８１号公報に見
られるように、冷却水中に樹脂粒子を混入、循環させる
方法は初期のスライムの生成やスケールの付着には十分
な洗浄効果を示す。しかし、ある程度生長したスライム
やスケールに対しては粒子の壁面への衝突が弱まり洗浄
効果が急に低下する恐れがある等の欠点があった。

さらに、特開昭６１−２５２４９８号公報のように、伝
熱管入口端で気体を気泡状に液体中に放出し、かつ、こ
の気液混合流に超音波を発振する方法が提案されている
が、超音波発信部などの設置に多額の費用を必要とする
。この時、気液二相流のみで洗浄しようとすれば、気泡
流では洗浄効果に限界が出て汚れの激しい場所やスライ
ムの発生、生長の大きな夏期には十分な性能を得ること
が難しいなどの欠点があった。さらには、特開昭５９３
００００号公報に見られるように、水、砂、空気の三相
流を用いてチューブをクリーニングしようとする装置が
提案されている。これは、洗浄効果が非常に大きいと思
われるが、粒子に水よりも比重の重い砂を用いているた
め、局部的に洗浄が激しく行なわれ、チューブを部分的
に損傷させる可能性がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、多数の伝熱管を、夫々、確実で効果的
に熱交換器の運転を損うことなく洗浄することができ、
しかも、洗浄装置のコストを低減し環境への影響がない
伝熱管の内面洗浄方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、伝熱管内を液体が
流れる多管式熱交換器において、管内を流れる液体中に
水の比重と、はぼ、等しい比重の水中植物を素材とした
粒子を流下させ、かつ、この管内を流下する固液二相流
中に伝熱管の入口端で気体を噴出して固気液の三相流と
することにより、管内付着物の除去、及び、塵埃やバク
テリアなどの付着の防止を行うようにしたものである。

また、自然環境の保護、及び、洗浄装置のコスト低減と
を図るために、前記水中植物を素材とした粒子は、前記
伝熱管内を流入後一定の期間が過ぎたら元の水中植物の
端片にもどるような特性をもつ粒子としたものである。

さらに、洗浄を効果的に行うために、本発明は複数個の
気体の噴出ノズルからなる洗浄ヘッドを熱交換器の冷却
水入口側氷室内に格納配置し、各洗浄ヘッドに供給する
気体の噴出量を管内の汚れ状態に応じて制御させるよう
にしたものである。

〔作用〕

本発明の方法は薬品を用いないので公害問題とはならな
い。しかも、管内付着物の除去、及び、塵埃やバクテリ
アなどの付着の防止に粒子、気体、及び、水の固気液三
相流を用いているので、管内の流体の乱れが強くなり、
粒子が壁面に衝突するエネルギが大きいため、洗浄効果
が大幅に向上する。さらに、粒子として比重がほぼ水に
等しい比重の水中植物を素材とした粒子を用いているの
で狭い場所や流れの遅い場所で粒子が沈澱することなく
取扱いが容易であり、多管式の熱交換器の場合、各伝熱
管内へ粒子が混入し、均一で確実な洗浄が行なえるため
局部的な洗浄のしすぎによる伝熱管の損傷を防ぐことこ
とができる。

また、使用する水中植物を素材とした粒子は、伝熱管内
を流下後、一定の期間が過ぎたら元の水中植物の端片に
もどるような特性をもつため、自然環境の保護はもとよ
り、用済後排水と共に捨てられるので粒子回収や循環系
統の設備を設ける必要がなく総合的な洗浄装置のコスト
低減を可能とする。

さらに、本発明は、管内の汚れ状態に応じて、気体の噴
出量を制御できるので、管内の流速と乱れ具合を制御し
、それによって洗浄の強さが制御でき、常に、最適な伝
熱管内面を保つことが可能となる。つまり、伝熱管の防
食被膜を破壊することなく、管内付着物の除去、又は、
付着の防止が効率的に行なえる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、及び、第２図を用い
て説明する。

第１図は本発明を発電プラントの復水器へ適用した系統
図である。

復水器本体１の内部には管板２によって多数の伝熱管３
が支持されていて、伝熱管３の入口側で本体１に連設さ
れている冷却水の入口側水室４に湛かれた冷却水が伝熱
管３の内部を通って、伝熱管３の出口側で本体１に連設
されている冷却水の出口側水室５に至るようにしである
。一方、本体１の上部の蒸気人口６から流入した蒸気は
、伝熱管３内の冷却水と熱交換して凝縮され、復水とな
って本体１の下部に設けられた復水器出口配管７から排
水される。

また、冷却水入口配管９に設けられた粒子供給ノズル１
０には、粒子供給弁１１と、粒子供給ポンプ１２と、粒
子供給タンク４３からなる粒子供給装置８が連設されて
おり、伝熱管内の汚れ状態に応じて最適な量の粒子を水
室４へ供給するようにしである。この粒子は冷却水と同
質の水に棲息する植物を素材とし、伝熱管内を流下後、
一定の期間が過ぎたら元の水中植物の端片にもどるよう
な特性をもつのが適しており、しかも、粒子の比重が水
の比重とほぼ同じ比重であるものが望ましい。また、水
室４での粒子と水の混合割合は、３〜３０％程度が良く
、粒子径は１〜５ｍｍφのものが取り扱い、及び管内で
粒子が壁面へ衝突することによる洗浄効果の面から良い
。

さらに、本体１には、複数個の気体噴出ノズル１３から
なる洗浄ヘッド１４に気体導管１５を通して供給する気
体の噴出流量を、伝熱管３の内面の汚れ状態に応じて制
御する洗浄気体流量制御系統１６が設けられている。こ
の制御系統１６は、コンプレッサ１７と、気体供給タン
ク１８と、制御弁１９と、真空度検出器２１、及び、流
量制御装置２０とから構成される。この時、真空度検出
器２１は間接的に伝熱管内面の汚れを検出していること
となる。

本発明では、本体１に、伝熱管３内に噴出せずにもれた
気体を集積させる気体溜り２４と、伝熱管３内を流下し
た気体を集積させる気体溜り２５と、これらの気体溜り
に蓄積する気体を抽出するためのベンチングポンプ２６
．２７と、抽出配管２８．２９とにより構成される気体
抽出系統３０゜３１を設けたので、系内に気体が蓄積し
て障害をおよぼすことはない。

このように、本発明の復水器は、水中植物を素材とした
粒子を供給する粒子供給装置８と、洗浄気体流量制御系
統１６とにより、伝熱管３内を粒子、気体、及び、水の
固気液三相流を用いて洗浄しているので、伝熱管内の流
体の乱れが強くなり、粒子が壁面に衝突するエネルギが
太きいため洗浄効果の大きなシステムとすることが可能
となる。

また、粒子の比重を水の比重とほぼ等しくしたことによ
り、伝熱管へ粒子が均一に混入し、確実な洗浄が行える
ため、局部的な洗浄しすぎによる伝熱管の損傷を防ぐこ
とができる。さらに、この粒子は伝熱管を流下後、冷却
水出口から排出され海へ流れ出た後、一定の期間が過ぎ
たら元の海中植物の端片にもどるような特性をもつよう
にしであるため、自然環境の保護はもとより、粒子回収
や粒子再循環系統の設備を設ける必要がなく、総合的な
洗浄装置のコストの低減を可能とする。

また、洗浄気体流量制御系統１６により、管内の汚れ状
態に応じて気体の噴出量を制御することができるので管
内の流体の流速と乱れ具合を制御し、それによって洗浄
の強さが制御できるので、常に、最適な状態に伝熱管の
内面を保つことが可能となる。

第２図を用いてこの様子を、さらに詳しく説明する。こ
の図は気体の噴出量を変化させた時の伝熱管３内の固気
液三相流の様子を示した説明図である。

粒子は水中に均一に混入されていると考え、気体流量を
増加させると、伝熱管内の流れは、波状流３４→気泡流
３５→スラグ流３６→フロス流３７→環状流３８→噴霧
流３９の順で変化し、洗浄強度が増加してゆく。つまり
、冷却水量を一定として考えると気体流量を増加させれ
ばさせる程、流速と乱れ具合が大きくなるため、粒子が
壁面に衝突するエネルギが大きくなり、洗浄効果が増す
。

このように、洗浄強度が気体流量の大小で制御できると
云うことは、実プラントで夏期などのようにスライムの
発生と成長が増加した時に気体の流量を増加させると、
常に、伝熱管３の内面をきれいな状態に保つことができ
る。

本発明の復水器は、粒子供給装置８及び気体抽出系統３
０なども備えているので、自動運転が可能であり、発電
プラントの効率の低下を押えることができる。

また、本発明のものは可動部分を水中に持たないので、
トラブルが少なく、機器の信頼性向上につながる。

〔発明の効果〕 本発明によれば、公害問題を起こさず、伝熱管内面の付
着物の除去、及び、付着の防止が可能となり、しかも、
運転中でも効果的に行える。また伝熱管の汚れ状態を把
握しながら洗浄を行えるので洗浄しすぎによる伝熱管の
損傷の恐れもなく最適な洗浄が可能となる。さらに１粒
子を機器から排出した後一定期間を過ぎたら自然の再生
サイクルへもどるようなものとしたため、粒子回収や粒
子再循環系統などの設備を省略でき、洗浄装置のコスト
の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は本発
明の洗浄状態の説明図である。 １・・・復水器本体、３・・・伝熱管、４．訃・・氷室
、８・・・粒子供給装置、１０・・・粒子供給ノズル、
１３・・・気体噴出ノズル、１４・・・洗浄ヘッド、１
６・・・洗浄気体流量制御系統、１９・・・制御弁、２
１・・・真空度検出器、３０．３１・・・気体抽出系統
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、伝熱管内を液体が流れる多管式熱交換器において、 前記伝熱管内を流れる前記液体中に水の比重とほぼ等し
   い比重の水中植物を素材とした粒子を流下し、前記伝熱
   管内を流下する固液二相流中に伝熱管入口端で気体を噴
   出して固気液三相流とすることにより、管内付着物の除
   去、及び塵埃やバクテリア等の付着の防止を図ることを
   特徴とする熱交換器における伝熱管の内面洗浄方法。 ２、請求項１において、前記水中植物を素材とした粒子
   は、前記伝熱管内を流下後、一定の期間が過ぎたら元の
   水中植物の端片にもどるような特性をもつ粒子からなる
   熱交換器における伝熱管の内面洗浄方法。 ３、請求項１において、複数個の気体噴出ノズルからな
   る洗浄ヘッドを前記熱交換器の冷却水入口側水室内に格
   納配置し、各洗浄ヘッドに供給する気体の噴出流量を管
   内の汚れ状態に応じて制御する熱交換器における伝熱管
   の内面洗浄方法。 ４、請求項１において、前記粒子を供給する粒子供給ノ
   ズルを前記熱交換器の冷却水入口側配管に設け、前記粒
   子供給ノズルに供給する粒子の量を管内の汚れ状態に応
   じて制御する熱交換器における伝熱管の内面洗浄方法。