JPH06281127A

JPH06281127A - 管外ガス式熱交換器用すす吹き装置

Info

Publication number: JPH06281127A
Application number: JP3289892A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Saito; 正昭斉藤; Katsuji Kosaka; 勝治小坂
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1994-10-07
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH081296B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、すす吹きの死角をなくすと共に、
すす吹き手段の設置台数を減少させることができる管外
ガス式熱交換器用すす吹き装置を提供する。【構成】すす吹き装置５は、多層状に配列された伝熱
管３の束の間隙にレーキアーム７が挿入された状態で管
外ガス式熱交換器１内に設置されている。駆動装置１４
の働きで回転軸６が回転すると、それに伴ってレーキア
ーム７が回転する。伝熱管３の束が矩形断面を有する場
合、レーキアーム７に設けられたすす払い装置８によっ
てレーキアーム７が描く円内のすすが払い落とされる。
すす払い装置８によってすすが払い落とせない四隅の部
分、即ち死角のすすは、レーキアーム７の先端に設けら
れた噴射ノズル９から噴射される流体によって払い落と
される。従って、伝熱管３の清掃は一台のすす吹き装置
５で足りる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、焼却施設、火力発電
所、工場等に設置されて使用され、伝熱面に付着したす
す、スラッグ等を空気等を噴射し、あわせて機械的に除
去する管外ガス式熱交換器用すす吹き装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、管外ガス式熱交換器は、高温の
燃焼ガスを多数の伝熱管の外面に吹き付けて、伝熱管内
の空気等の温度を上昇させることにより熱交換を行なう
装置である。従って、高温燃焼ガスに含まれているすす
が伝熱管に付着するに伴って、熱交換器の熱交換性能は
徐々に低下してくる。このため、従来、熱交換器の性能
を維持し、その寿命を長く保つためには、伝熱管等の掃
除、特に伝熱管外面に付着したすすやスケールの除去作
業が必要不可欠となっている。

【０００３】伝熱管外面に付着したすすやスケールを除
去するために、従来より種々の手段が採られてきた。例
えば、ノコギリ状薄鉄板等を伝熱管間に挿入し、人力に
より上下左右させて、すすやスケールを除去する方法が
採られていた。その後、高圧ポンプにより伝熱管束の側
面から伝熱管配列に合わせて高圧力水等を噴射させて、
スケール等を除去する高圧ジェットクリーニング法が普
及しており、更に、該高圧ジェットクリーニング法に細
かい砂を混入させて吹き付けるサンドブラスト法、ハイ
ドロサンドブラスト法を併用することも行なわれてい
る。

【０００４】従来、その他に、化学的方法によるスケー
ルの除去も行なわれている。この化学的方法ではスケー
ルの性質に合わせて最適な溶剤が用いられる。例えば、
油性あるいはタール系のスケールには塩素化炭化水素や
石油系溶剤が有効である。上記のジェットクリーニング
法を用いる場合でも、伝熱管の束を取り外して、事前処
理としウォーターバス又はオイルバスに入れ、スケール
付着物等の溶解除去、膨潤軟化が図られている。

【０００５】このように、上記のような方法では、いず
れにしても伝熱管や熱交換器本体外殻を取り外して清掃
するので、広い設置スペースや薬剤の注入・回収設備
等、複雑で高価な施設が必要で、しかも人力による部分
が多く、労力消費が大きいという問題がある。また、清
掃を行なう時には焼却施設や工場などの施設全体の運転
を一旦停止せねばならず、上記方法は稼働効率が低下す
る原因になっていた。

【０００６】一方、熱交換器内を乾燥状態に保持してす
すの付着を防ぐことにより、伝熱管や熱交換器本体外殻
の取り外しを不要とする方法もある。即ち、この方法
は、図８に示すようなすす吹き装置即ちスートブロワ３
０を熱交換器３１上部及び／又は側方に設置する方法で
ある。このスートブロワ３０はシリンダ装置３２を有し
ており、このシリンダ装置３２に対して主軸３３は伸縮
自在且つ回転自在に設けられている。主軸３３の先端に
はノズル３４が設けられている。また、ブロー用流体と
して圧縮空気または蒸気が用いられており、該ブロー用
流体はスートブロー制御弁３５を開くことによって、シ
リンダ装置３２、主軸３３の中を通過してノズル３４へ
と供給される。

【０００７】このような構造を備えたスートブロワ３０
は、伝熱管の配置に合わせて伝熱管の束の上方及び／又
は側方に複数台設置されている。そして、主軸３３部分
を多層状に配列された伝熱管３の束の間隙に挿入して主
軸３３を回転させつつ伸縮する。このようにして、ノズ
ル３４の先端から吹き出されたブロー用流体は螺旋状の
軌跡を描きながら伝熱管に向けて吹き付けられ、ブロー
掃除が行なわれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
スートブロワを用いる方法は、熱交換器内を乾燥状態に
保持してすすの付着を防ぐことができるので、熱交換器
本体外殻等の取り外しは不要となるものの、すす吹きに
おける死角が多く、必ずしも効果的なすすの除去即ちす
す掃除ができないという問題がある。しかも、スートブ
ロワが多数必要であるため、複雑でスペースを要する設
備となり、費用も高価となっていた。さらに、すすの不
十分な掃除によって残ったすすは次第にスケール化し、
熱交換効率の低下や装置の寿命短縮の原因となってい
た。

【０００９】このように、従来のスートブロワを用いる
方法は、すす吹きの死角の問題をどのようにして解決す
るか、またスートブロワの設置台数をいかにして減少さ
せるか、という課題があった。

【００１０】そこで、この発明の目的は、上記の課題を
解決し、熱交換器の熱交換性能を維持し、熱交換器の寿
命の向上させ、人力作業を軽減すると共に、スペースを
小さくして効率的なスートブローを行う管外ガス式熱交
換器用すす吹き装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために、次のように構成されている。即ち、こ
の管外ガス式熱交換器用すす吹き装置は、駆動手段で回
転する回転軸、該回転軸に取り付けたレーキアーム、該
レーキアームの端部に設けた噴射ノズル、該噴射ノズル
へ流体を供給する導通管、及び前記レーキアームに設け
たすす払い手段を有する管外ガス式熱交換器用すす吹き
装置に関する。

【００１２】また、この管外ガス式熱交換器用すす吹き
装置において、回転軸およびレーキアームを中空の鋼管
で製作し、噴射ノズルへ流体を供給するための導通管と
して利用することができる。

【００１３】この管外ガス式熱交換器用すす吹き装置に
ついては、レーキアームにブラシ状突起を設けたものが
好ましいが、流体噴射用のノズル列であってもよいし、
或いはブラシ状突起とノズル列を組み合わせたものであ
ってもよい。

【００１４】レーキアームは、多層状に配列された伝熱
管の束の間隙に挿入される。一対のレーキアームは、例
えば、回転軸を挟んで水平に１８０度の角度をもって設
けられるのが好ましい。すす吹き装置として、例えば、
レーキアームを回転軸に対して多段状に設けた定置回転
式すす吹き装置、あるいはシリンダ装置を設けて回転軸
を上下に移動可能にしたトラバース式すす吹き装置など
が考えられる。トラバース式すす吹き装置は少なくとも
一対のレーキアームを有しておればよい。

【００１５】

【作用】この管外ガス式熱交換器用すす吹き装置は、上
記のように、すす吹き手段が多層状に配列された伝熱管
の束の間隙にレーキアームを挿入した状態で管外ガス式
熱交換器内に設置されている。駆動装置の働きで回転軸
が回転すると、それに伴ってレーキアームが回転する。
例えば、伝熱管の束が矩形断面を有する場合に、レーキ
アームに設けたすす払い手段によってレーキアームが描
く円内のすすが払い落とされる。すす払い手段ですすが
払い落とせない四隅の部分、即ち死角のすすは、すす払
い手段としてレーキアームの先端に設けられた噴射ノズ
ルから噴射される流体によって払い落とされる。

【００１６】従って、この管外ガス式熱交換器用すす吹
き装置は、すす吹きの死角の問題を解決することができ
るのみならず、一台のすす吹き装置だけですすの払い落
としを十分に行なうことができる。また、伝熱管の束の
断面の形状によっては、すす吹き手段を複数個設置する
必要があるかもしれないが、いずれにしろレーキアーム
に設けたすす払い手段が円を描いてすすを払い落とすの
で、すす吹き手段の設置台数は相当減少させることがで
きる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明による管外
ガス式熱交換器用すす吹き装置の実施例について説明す
る。ただし、ここに図示する以外の本発明に関する実施
態様を妨げるものではない。図１は管外ガス式熱交換器
用すす吹き装置の第一実施例を示す斜視図であり、管外
ガス式熱交換器の中央部を縦に切断した断面図である。
この実施例はレーキアームを多段に配置した実施例であ
り、このすす吹き装置を定置回転式すす吹き装置と称す
ることにする。

【００１８】管外ガス式熱交換器１は、ケーシング２
と、そのケーシング２内に水平多層状に配置された伝熱
管３の束と、ケーシング２の下部に設けられたダストシ
ュート４を有している。伝熱管３の束を水平に切断した
時のケーシング２の断面形状は矩形である。伝熱管３内
には、例えば、予熱用空気が流れており、その予熱用空
気は、伝熱管３の外面に向けて吹き付けられた高温燃焼
ガスによって加熱される。

【００１９】すす吹き装置５は管外ガス式熱交換器１内
に設置されている。すす吹き装置５は管外ガス式熱交換
器１の中心線上に鉛直方向に配置された回転軸６を有し
ている。回転軸６には、回転軸６から水平に１８０℃の
角度をもってレーキアーム７が櫛歯状に多段に突出して
いる。そして、この櫛歯状のレーキアーム７は多段に配
置された伝熱管３の間隙に挿入されている。レーキアー
ム７の構造は図３および図４に示すとおりである。即
ち、水平方向に延びるレーキアーム７は、上下にブラシ
状の突起８を有しており、先端にはブロー用流体を噴射
するための噴射ノズル９を有している。噴射ノズル９は
噴射角度を変えることができるように回転式としてもよ
いが、直噴式でもよい。

【００２０】回転軸６は中空体であって、軸継手１０を
介して回転軸６はスートブロー制御弁１１に接続されて
いる。ブロー用流体はスートブロー制御弁１１から軸継
手１０、回転軸６内を通過してレーキアーム先端の噴射
ノズル９へと供給される。回転軸およびレーキアーム７
は、圧縮性流体供給用の導通管としての働きを持たせる
ため、鋼管等の中空管により構成する。

【００２１】回転軸６は上下を軸受１２、１３により支
持されている。また回転軸６は駆動装置１４を有してお
り、モータ１５の回転が駆動装置１４に伝達されて、回
転軸６は自在に回転することができる。駆動装置１４と
しては、モータ１５と回転軸６に取り付けたプーリとを
ベルトで駆動連結するもの、モータ１５と回転軸６に取
り付けられたスプロケットとをチェーンで駆動連結する
ものなど、任意の回転機構を採用すればよい。また、回
転軸６には回転角検出装置（図示省略）が設けられてお
り、これによって回転軸６の回転位置を検出することが
できる。また、回転軸６が熱交換器１本体を貫通する部
分はグランドシール１６により機密が保たれており、ガ
スの漏出がないような構造になっている。

【００２２】この定置回転式すす吹き装置５は上記のよ
うに構成されており、以下のようにして運転される。運
転に際しては、まず最初に、熱交換器１の汚れ具合、即
ち伝熱管３へのすす等のダスト付着状況を検知して、作
動のタイミングを決定する必要がある。この作動のタイ
ミングの決定方法は、例えば次のような方法がある。即
ち、作動タイミング決定方法については、熱交換器１へ
流入する加熱側ガスと受熱側空気の温度を測定して熱交
換状況を判定することによって、汚れの状況を検知して
すす吹き装置５を作動させる方法、或いは毎日１回から
数回、定時にすす吹き装置５を作動させる方法などであ
る。いずれにしろ、この決定した作動のタイミングで運
転開始信号が制御装置（図示省略）から発信される。

【００２３】運転開始信号の入力によってモータ１５が
回転し、それに伴って回転軸６およびレーキアーム７が
回転する。回転軸６の回転はゆっくりと行なうことが望
ましい。なぜなら、レーキアーム７を多段に配置した定
置回転式すす吹き装置５においては、同時に大量のすす
が払い落とされることになるので、ブリッジング等の発
生が懸念されると共に、ダストシュート４部分に過負荷
がかかるおそれがあるからである。

【００２４】図７は管外ガス式熱交換器１を水平に切断
した時の平面図であって、清掃範囲を説明するための図
である。レーキアーム７の回転によって描かれる円内領
域においては、伝熱管３に付着したすすは、レーキアー
ム７に形成されたすす払い装置としてのブラシ状突起８
によって払い落とされる（このすす払い落としを機械清
掃と称することにする）。これに対して、円外の斜線領
域はブラシ状突起８によって清掃を行なうことができな
いので死角となる。そこで、レーキアーム７の回転角が
所定の角度、例えば、２２．５度〜６７．５度、及び１
１２．５度〜１５７．５度の範囲（ブロー清掃範囲と称
することにする）に入ったことを回転角検出装置が検知
した時、スートブロー制御弁１１が開き、圧縮性流体が
レーキアーム先端の噴射ノズル９から死角部分に向けて
吹き付けられる。こうして死角部分はブロー清掃が行な
われる。レーキアーム７がブロー清掃範囲から外れた場
合には、流体の噴射を停止することによって、圧縮性流
体の節約とケーシングの保護が図られる。そして、レー
キアーム７が１８０度回転したところで１工程が終了す
る。

【００２５】伝熱管３の束が矩形断面の場合には、全体
の約７８％はブラシ状突起８によって機械清掃され、残
りの約２２％は噴射ノズル９から噴射された流体によっ
てブロー清掃される。このようにして、伝熱管３に付着
したすすは確実に払い落とされ、すすが伝熱管３表面に
固着してスケール化することもない。

【００２６】次に、この発明による管外ガス式熱交換器
用すす吹き装置の別の実施例について説明する。図２は
管外ガス式熱交換器用すす吹き装置の別の実施例を示す
斜視図であって、管外ガス式熱交換器の中央部を縦に切
断した断面図である。この実施例は回転軸を上下に移動
可能にした例であり、このすす吹き装置をトラバース式
すす吹き装置と称することにする。

【００２７】トラバース式すす吹き装置１７の構成は、
定置回転式すす吹き装置５の構成とよく似ているが、大
きな相違点と言えば、トラバース式すす吹き装置１７
は、回転軸６を上下移動させるシリンダ装置１８を備え
ているということ、レーキアーム７を一対しか有してい
ないということである（勿論、レーキアームは多段であ
ってもよい）。ケーシング２の上方に配置されたシリン
ダ装置１８は、気密保持のために回転軸６との間にシー
ル機構１９を有している。この図２では回転軸６を回転
させるための駆動装置は図示を省略している。

【００２８】トラバース式すす吹き装置１７の作動は、
図７で説明した工程に従って機械清掃とブロー清掃を行
なうという点では、定置回転式すす吹き装置５の作動と
同じである。大きな相違点といえば、トラバース式すす
吹き装置１７の場合、図２中に鎖線で示す如く、回転し
ているレーキアーム７が伝熱管３に対して平行な回転位
置に達した時に、回転軸６を軸方向に上下させて、伝熱
管の束の次の階層間にレーキアーム７を移動させる。そ
して、レーキアーム７を回転させながら図７で説明した
工程に従って機械清掃とブロー清掃を行なう。その階層
間の清掃が終わると、レーキアーム７をさらに次の階層
間に移動させて、再び清掃を繰り返す。

【００２９】このトラバース式すす吹き装置１７はレー
キアーム７を一対設けただけである。このように、レー
キアーム７の数を少なくすることによって、ブリッヂン
グ等の発生の問題やダストシュート４部分へ過負荷がか
かる問題は避けることができる。勿論、このトラバース
式すす吹き装置１７にあってもレーキアーム７を多段に
設けてもよい。

【００３０】上記のいずれの実施例によっても、伝熱管
３を清浄に保つことができる。例えば、高温燃焼ガスで
空気を加熱する、空気−ガス熱交換器では、ダスト付着
により、総括伝熱係数Ｕ_A＝１５〜１６ＫＣａｌ／ｍ²
ｈ℃に低下した伝熱面をＵ_A＝１７〜１８ＫＣａｌ／ｍ
²ｈ℃と、ほぼ使用開始時の状態にまで回復することが
できた。

【００３１】また、上記実施例はいずれも、伝熱管３の
束が矩形断面であるから、回転軸６は一本しか設けてい
ないが、伝熱管３の束の断面の形状によっては回転軸６
を複数本にしてもよい。即ち、複数台のすす吹き装置
５、１７を設けてもよい。

【００３２】なお、レーキアーム７の構造は図３及び図
４に示すようなものが好適であるが、図５および図６に
示すように、ブラシ状の突起８の代わりにレーキアーム
７の上下に多数の孔をあけてノズル列２０を形成し、ノ
ズル列２０からブロー用流体の一部を噴射させるように
してもよい。勿論、必要に応じて、ブラシ状の突起８と
ノズル列２０の両方を設けてもよいことは言うまでもな
い。

【００３３】また、噴射ノズル９から噴射させる流体
は、必要に応じて薬液等を用いてもよいが、洗浄後はす
すが固着するのを防ぐために、熱交換器１内を乾燥させ
る必要がある。

【００３４】

【発明の効果】この発明による管外ガス式熱交換器用す
す吹き装置は、上記のように構成されているので、次の
ような効果を有する。

【００３５】即ち、この管外ガス式熱交換器用すす吹き
装置は、レーキアームに設けられたすす払い装置によっ
てレーキアームが描く円内のすすが払い落とされる上
に、レーキアーム先端に設けられた噴射ノズルから噴射
された流体によって死角部分のすすが払い落とされるの
で、伝熱管の外面のほぼ全域にわたって確実にすすを払
い落とすことができる。従って、熱交換器の本来の機能
を阻害するスケールの付着を確実に防止することができ
るので、熱交換性能を安定して維持することができる。

【００３６】また、従来のすす吹き装置では数台設置し
ても死角ができてしまっていたが、この発明のすす吹き
装置は、伝熱管の束が矩形断面であれば、一台のすす吹
き装置で伝熱管の外面の全域を清掃することができるこ
とからもわかるとおり、すす吹き装置の設置台数を相当
減少させることができる。しかも、すす吹き装置は熱交
換器本体に内蔵して設置されているので、省スペースで
ある。

【００３７】更に、従来は熱交換器を設置している焼却
施設や工場などの施設全体の運転を停止させて、その間
に人力による清掃を行なわざるをえなかったが、この発
明のすす吹き装置は施設全体が稼働している時に運転す
ることができるので、従来に比べて施設の稼働効率が向
上するだけでなく、危険で不衛生な人力清掃が一切不要
となる。

【００３８】また、この管外ガス式熱交換器用すす吹き
装置において、すす払い手段としてブラシ状突起を採用
すれば、伝熱管の束が矩形断面の場合、約７８％の面積
を機械的に清掃することができ、ブロー用流体の使用が
少なくて済む。また、ブロー流体の使用が少なくて済む
ということは、高温燃焼ガスへのブロー流体の混入量が
少ないということになる。従って、ブロー流体によって
高温燃焼ガスの温度低下がほとんど起こらず、熱交換器
としての熱交換効率の低下を最小限に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による管外ガス式熱交換器用すす吹き
装置の一実施例（定置回転式すす吹き装置）を示す斜視
図であり、管外ガス式熱交換器の中央部を縦に切断した
断面図である。

【図２】この発明による管外ガス式熱交換器用すす吹き
装置の別の実施例（トラバース式すす吹き装置）を示す
斜視図であり、管外ガス式熱交換器の中央部を縦に切断
した断面図である。

【図３】図１及び図２のすす吹き装置に適用されるレー
キアームであって、ブラシ状突起が設けられたレーキア
ームの要部側面図である。

【図４】図３に示すレーキアームの断面図である。

【図５】図１及び図２のすす吹き装置に適用されるレー
キアームであり、ノズル列が設けられたレーキアームの
要部側面図である。

【図６】図５に示すレーキアームの断面図である。

【図７】図１及び図２に示す管外ガス式熱交換器を水平
に切断した平面図である。

【図８】従来のすす吹き装置（スートブロワ）を示す側
面図である。

【符号の説明】

１管外ガス式熱交換器３伝熱管５すす吹き装置（定置回転式すす吹き装置）６回転軸７レーキアーム８ブラシ状突起（すす払い装置）９噴射ノズル１７すす吹き装置（トラバース式すす吹き装置）１８シリンダ装置２０ノズル列（すす払い装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動手段で回転する回転軸、該回転軸に
取り付けたレーキアーム、該レーキアームの端部に設け
た噴射ノズル、該噴射ノズルへ流体を供給する導通管、
及び前記レーキアームに設けたすす払い手段を有する管
外ガス式熱交換器用すす吹き装置。
【請求項２】前記すす払い手段は前記レーキアームに
設けたブラシ状突起である請求項１に記載の管外ガス式
熱交換器用すす吹き装置。
【請求項３】前記すす払い手段は前記レーキアームに
形成した流体噴射用のノズル列である請求項１に記載の
管外ガス式熱交換器用すす吹き装置。
【請求項４】前記レーキアームを前記回転軸に多段状
に複数個設けた請求項１，２又は３に記載の管外ガス式
熱交換器用すす吹き装置。
【請求項５】前記回転軸を上下移動させるシリンダ装
置を設けた請求項１，２又は３に記載の管外ガス式熱交
換器用すす吹き装置。