ディーゼル船排熱回収プラントのス-トファイア-の解析と信頼性向上に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08651096
• Research Institution: Kobe University of Mercantile Marine
• Principal Investigator: 西川 栄一 神戸商船大学, 商船学部, 教授 (90029124)
• Keywords: デイ-ゼル船 / ス-トファイア / 海難事故 / フィン付管 / 排ガスエコノマイザ / 外部汚れ / ドライアウト

Research Abstract

デイ-ゼル主機の排熱回収の蒸気発生器である排ガスエコノマイザの伝熱面は、排ガス中に含まれるス-トで汚され、種々の障害に悩まされる。とくに問題なのは堆積したス-トが燃焼し、ひどい場合には伝熱面がメルトダウンに至る「ス-トファイア」と呼ばれる深刻な事故が生じることである。本研究によりス-トファイアの機構を解明し、防止のための方策を提示できた。
1 事故実態の調査分析‥‥ス-トファイア事故データを集めて分析し、主な関係因子は運転状態、循環条件、伝熱面の形状であることを明らかにした。
2 ス-トファイアのシミュレーションモデルの構築‥‥ス-トファイアの計算機シミュレーションモデルを構築した。モデルは実際の現象をうまく再現していることが確認され、伝熱面に堆積したス-トが燃焼する諸条件、伝熱面の上昇温度などが推定可能になった。
3 鉄鋼材料の酸化速度に関する分析‥‥上のシミュレーションモデルにより、堆積したス-トの燃焼熱だけでは伝熱面が溶融するまでには到らないことがわかった。そこで伝熱面フィンなど鉄鋼材料の酸化速度に関する諸条件を調べた。その結果実用されているフィンの場合、一定の条件ではメルトダウンを引き起こす熱源となり得ることが明らかになった。
4 メルトダウンの機構‥‥メルトダウンに到る過程は以下のようであることが解明された。ス-ト燃焼発生→→不均等加熱のためドライアウト発生→→熱除去効果喪失のためフィン温度急上昇→→フィン材の酸化速度急上昇による酸化熱のためフィン温度さらに上昇→→メルトダウン
5 水循環設計条件の分析‥‥排エコは、強制循環の並列水平管で構成され、しかも低圧なので水側がドライアウトしやすく、水循環設計条件が重要である。国内排エコの設計条件を調査した。その結果ドライアウトの可能性の高い設計がなされている排エコも存在することが明らかになった。
6 本研究の結果一連のス-トファイア防止策を提言し、海運、造船、排エコメーカなどでそれが採用され、現在ス-トファイア事故は急減することとなり、大きな成果を得た。

Research Products

• [Publications] Eiichi NISHIKAWA: "Mechanism of Soot Fire of Exhanst Gas Economizer of Diesel Ship" Bulletin of Marine Engineering Society in Japan. 22・2. 78-85 (1994)
• [Publications] 西川栄一: "ス-トファイア(排ガスエコノマイザのメルトダウン事故)の発生機構" 日本舶用機関学会誌. 28-11. 717-724 (1993)
• [Publications] 西川栄一・河村公平: "ディーゼル船排ガスエコノマイザのス-ト燃焼" 日本舶用機関学会誌. 28-6. 366-375 (1993)
• [Publications] Eiichi NISHIKAWA: "Mechanism of Soot-fire Accident and Safety Design and Operation of Exhaust Gas Economizer" Preceedings of ICMES at Hamburg. 23-1-23-10 (1993)
• [Publications] 西川栄一: "排ガスエコノマイザとス-トファイア" 日本造船学会誌. 765. 190-194 (1993)
• [Publications] 西川栄一: "排ガスエコノマイザプラント" 運輸省海技大学校, 51 (1996)
• [Publications] 日本海事協会(分担執筆): "排ガスエコノマイザのス-トファイア防止指針" 日本海事協会, 220 (1992)