発電所の省エネ新技術：ボイラーの低温排ガス余熱回収再利用

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発電所のボイラーから排出される排ガスの余熱回収においては、以下の原則に従うべきである。すなわち、排ガスの余熱の量や品質、そしてユーザーのニーズに基づき、可能な限りエネルギーレベルを適合させ、熱力学の原理および技術経済的な観点から適切な発電所ボイラー用余熱回収システムや装置を選定し、余熱を最大限に活用することである。http://p1.pstatp.com/large/28960002da49b13fc6ea（1）総エネルギーシステムの原理とは、煙ガスの余熱エネルギーの品質の高低に応じてエネルギーを適切にマッチングさせ、段階的に利用するものであり、運動エネルギー、熱エネルギー、位置エネルギー、内部エネルギーといった様々なエネルギー間の連携や変換利用をうまく調整するものです。熱力、経済、環境保護などの目標や要因だけでなく、設備システムのエネルギー利用率も総合的に考慮し、エネルギー利用の最適値を実現する必要がある。一般的に見られる総合エネルギーシステムは、コンバインドサイクル、熱電併給、熱電冷併給、マルチコンバインドサイクルシステム、および総合エネルギー工場システムなど、幅広く応用されている。（2）熱エネルギー利用システムにおける熱損失が最大になるのは、主に不可逆過程が原因である。したがって、この不可逆的な損失を減らすことが、ボイラーの排ガス余熱回収利用における基本的な原則となり、つまり排ガスの余熱を可能な限り最大限に活用することである。実際のニーズに応じて、適切な品質と量でエネルギーを供給する必要がある。一方で、熱伝達過程における温度差を減らし、絞りや摩擦といった不可逆的な損失を避ける必要があり、他方で量の面では熱利用者の要求を満たし、さらに品質の面では熱エネルギーの品位に合致させる必要がある。注目すべきは、余熱利用はエネルギー消費の削減とエネルギー利用率の向上のためであり、単に回収するためだけに行うものではないという点です。発電所のボイラーにおいて排ガスの余熱回収利用方式を選定する前に行うべきことは、システム自体に向上の可能性があるかを総合的に調査し、排ガスの余熱回収によってシステムの熱効率が向上してもシステムが正常に稼働し続けられるか、また、発電所のボイラー専用の排ガス余熱回収利用装置を設置することで汚染物質の排出が削減できるか、そして技術的・経済的に実現可能かどうかを確認することである。上記の様々な問題を総合的に考慮することでのみ、余熱利用を実際に効果的に行うことができる。発電所の省エネ新技術：ボイラーの低温排ガスからの余熱回収用熱交換器。このボイラー用排ガス余熱回収熱交換器は、輸入されたフッ素樹脂素材を使用しているため、一般的な熱管では対処が難しい酸露点腐食の問題を解決でき、現在、化学工業、製錬業、鉄鋼業などの分野で大きな優位性を持っています。ボイラーの低温排ガス余熱回収熱交換器の主な特徴：http://p1.pstatp.com/large/2a38000256d667bf3432（1）排ガスの成分、壁面温度、酸露点に特別な要求がなく、腐食が起こらず、適用範囲が広い；（2）180～75℃の煙ガスの余熱を回収でき、これは「低温省煤器」が回収可能な160～120℃の煙ガスの余熱よりもはるかに高い；（3）使用寿命は8～10年に及び、投資回収期間は1～2年となる；（4）材料自体に自己清浄機能があり、付着を防ぎ、洗浄が容易；（5）管材に応力亀裂が発生せず、漏れのリスクはありません。排ガス温度が180℃前後の発電所では、180℃～75℃の排ガス熱を最大限に回収できる；煙ガス温度が120℃前後の発電所では、120℃～75℃の煙ガス熱を最大限に回収できる。つまり、排ガスの余熱を利用するフッ素樹脂製の熱交換器により、180℃～75℃の範囲の排ガス温度を回収でき、排ガスによる酸露点腐食の問題を効果的に解決し、腐食が発生しない。フル負荷運転時の熱交換管の寿命は15年で、設備投資の回収には1〜2年かかり、投資利益期間は約10年となるため、非常に高い投資利益価値がある。従来の煙ガスヒートパイプによる余熱回収とフッ素樹脂を用いた煙ガス余熱回収の比較　ガスボイラーや石炭ボイラーは、分散型熱源としてますます多く利用されている。ボイラーの燃焼によって排出される煙ガスには大量の熱が含まれており、これが資源の無駄遣いや環境汚染を引き起こしている。一般的に、通常の天然ガスボイラーや低温石炭ボイラーの排煙温度は120～200℃であり、これらの排煙には8％～15％の顕熱と11％の水蒸気の潜熱が含まれている。現在、市場で広く使用されているのは、従来の煙ガス用ヒートパイプによる余熱回収装置と、フッ素樹脂製の煙ガス用余熱回収熱交換器です。どちらにもそれぞれ長所があるが、熱管を排ガスの余熱回収に使用する場合、以下のような重大な欠点がある。1、熱管は排ガスの酸性露点腐食に対して余熱回収ができず、耐食性も非常に低いため、さまざまな石炭やガス燃焼による排ガスの影響で大きな腐食が生じ、機器の寿命が短くなる。http://p1.pstatp.com/large/2a3b0000d15a8a5c7e332、ヒートパイプは材料の特性上硬くて柔軟性に欠けるため、使用中にほこりが付着したりスケールが発生しやすく、その結果熱交換効率が低下し、機器の寿命も短くなります。3、金属製の熱交換器は、煙ガスの余熱回収に使用されるが、低温による腐食やほこりによる摩耗が激しく、配管の破裂などの欠陥が生じるため、寿命は非常に短く、長くても1〜2年、短ければ半年も持たない。http://p3.pstatp.com/large/2899000479fca4b989c6 熱管式煙ガス余熱回収熱交換器に存在する上記の問題に対し、新型フッ素プラスチック製煙ガス余熱回収熱交換器技術が大幅な改善をもたらしている。これもまた、我が国が海外の先進技術を導入する大きな理由の一つであり、国内の排ガス余熱回収の課題を根本的に解決し、先進的な設備を導入して、産業の発展とエネルギー・環境保護を図るためです。1、フッ素プラスチック製の煙ガス余熱回収熱交換器の最大の利点は、酸露点腐食に耐えられ、煙ガスの温度を75℃まで回収できることです。http://p1.pstatp.com/large/28960002cb31a213d8132、このフッ素プラスチック製の排ガス余熱回収熱交換器に使用されている輸入品のフッ素プラスチック製チューブアレイは、表面が滑らかで柔軟性に優れており、わずかな振動があってもほこりが付着したりスケールが発生したりしにくいです。長期にわたって非常に優れた熱交換効果を得るのに有利です。http://p1.pstatp.com/large/2a380002529b62c114d83、フッ素プラスチック製の管束の理論的な使用寿命は15年にも及び、この種の排ガス余熱回収用熱交換器の実際の使用寿命も10年程度となるため、投資回収期間が非常に長い。発電所のボイラーにおける低温排ガスの余熱回収システムを設計する際の2つの制約要因として、第一に、低温ボイラーの排ガスから余熱を回収する装置が占めるスペースの問題が挙げられます。発電所のボイラーシステム自体が広いスペースを必要とするため、初期設計段階で、その装置がどれだけのスペースを占めるかをしっかりと決定し、利用可能なスペースの中で適切に機器の設計や設置を行う必要があります。特に空間的な制約があるお客様は、事前に施設の情報を伝えていただくことで、デザイナーが適切な設計を行い、製造される低温ボイラーの排ガス余熱回収装置がよりお客様の要件に合致するものとなります。第二に、ボイラー排ガスの余熱回収装置の利用形態です。ボイラー排ガスの余熱回収装置の配置形態は、水平煙道と垂直煙道の2種類があり、また回収利用の形態によっては、凝縮水の加熱やその他の工業用媒体への利用などの方式に分かれます。主に、顧客が自身のニーズや利用目的を提示することになります。したがって、各中大型企業は排ガスの余熱回収装置の導入を徹底し、エネルギー面で効果的に省エネを図り、資源の無駄遣いを防ぐべきである。これにより高い再利用価値が生まれ、我が国の環境保護産業の発展を大いに促進することができる。