JP2000274602A

JP2000274602A - 熱回収装置

Info

Publication number: JP2000274602A
Application number: JP11077417A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tasaka; 秀雄田坂
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】煤などの付着物の排出を確実に行え、し
かも、熱回収装置の構造の簡略化と小型化を達成した熱
回収装置を提供すること。【解決手段】横方向に併設される管状の複数の管寄せ
７と、上下方向に延び、前記各管寄せ７の延長方向に併
設され、その下端で前記各管寄せ７のそれぞれに接続し
た複数の伝熱管８とからなり、前記各伝熱管８の下端を
その上部よりも小径とした構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ダストや煤など
のような伝熱管への付着物を多く含むガスから熱を回収
する熱回収装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスタービンエンジン，ディーゼ
ルエンジンなどの原動機や、溶解炉，加熱炉，乾燥炉な
どの工業用炉，焼却炉などのような排ガス発生源からの
排ガスには、多くの熱が含まれている。そこで、このよ
うな排ガスに含まれている熱を回収し、蒸気や温水を得
ることにより、エネルギーの有効利用を行う熱回収装置
が使用されている。

【０００３】このような熱回収装置において、排ガス中
に多くのダストや煤が含まれているものでは、これらが
熱回収部を構成する伝熱管に付着し、熱伝達率を低下さ
せたり、伝熱管間のガス通路を閉塞させることがある。
また、排ガス中の成分が析出して伝熱管に付着するもの
においても、この問題は同様に発生する。たとえば、醤
油滓を燃焼させる焼却炉の場合、この排ガスに含まれる
塩分が伝熱管に付着する。

【０００４】さらに、このような熱回収装置において、
通常は、煤吹き装置（スートブロー装置）やハンマリン
グ装置を設けることにより、前述のような伝熱管への付
着物を除去している。そして、この除去された付着物を
熱回収部の下部における伝熱管間の隙間を通して熱回収
装置の外に排出している。

【０００５】そのため、従来の熱回収装置では、付着物
によるガス通路の閉塞を防止し、前述の除去後の付着物
を排出するために、熱回収部における伝熱管間の隙間、
とくに熱回収部の下部における隙間を広く設定する必要
がある。

【０００６】また、熱回収部からの付着物の排出を容易
に行うために、熱回収部の下方に下部ドラムが位置しな
い二胴式水管ボイラ形式，三胴式水管ボイラ形式とした
り、熱回収装置のケーシングの外にドラムを配置した強
制循環ボイラ形式とする必要があり、構造が大型化，複
雑化する。さらに、このような熱回収装置においては、
前述のように伝熱管間の隙間を広くする必要があるた
め、装置の大きさの割に熱回収装置全体での熱回収率を
高めることが難しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、ダストや煤などの付着物の排出を確実に
行え、長期にわたって安定した運転を維持でき、しかも
構造の簡略化と小型化を達成した熱回収装置を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、前述の課題
を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発
明は、横方向に併設される管状の複数の管寄せと、上下
方向に延び、前記各管寄せの延長方向に併設され、その
下端を前記各管寄せのそれぞれに接続した複数の伝熱管
とからなり、前記各伝熱管の下端をその上部よりも小径
としたことを特徴としている。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記請求項１に
記載の発明において、前記複数の管寄せが、上下方向の
位置を事にして配置されていることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明は、ダストや煤などのよ
うに伝熱管への付着物を多く含むガスから熱を回収し、
蒸気や温水を得たり、熱媒液などを加熱する熱回収装置
において好適に実現される。ダストや煤を多く含むガス
を発生するものとしては、鉱石流動燃焼炉，セメント焼
成キルン，ゴミ焼却炉などである。もちろん、ガスター
ビンエンジン，ディーゼルエンジンなどの原動機や、溶
解炉，加熱炉，乾燥炉などのような工業用炉などから排
出されるガスから熱を回収する熱回収装置としても適用
できるものである。

【００１１】熱回収装置の熱回収部は、横方向に併設さ
れる管状の複数の管寄せと、上下方向に延び、各管寄せ
の延長方向に併設された複数の伝熱管とで構成される。
各伝熱管の下端は、その上部（すなわち、熱回収を行う
部分）よりも小径としてある。各伝熱管の各管寄せへの
接続は、各伝熱管の下端でもって行われる。この構成に
より、各伝熱管の下端を接続する管寄せの寸法を小さく
することができるため、隣り合う伝熱管の下端側同士の
隙間やこれらの伝熱管を接続した各管寄せ同士の隙間を
広くできる。すなわち、前述の付着物排出のための隙間
（以下、「排出隙間」という）を確保したうえで、伝熱
管同士の間隔を狭くすることができる。

【００１２】以上の構成において、運転の経過にともな
い伝熱管に付着物が堆積すると、この付着物は、その一
部は自然に剥落する。また、付着したままのものは、前
述のような煤吹き装置やハンマリング装置により、各伝
熱管から除去され、熱回収部の下方に落下する。このよ
うに落下する付着物は、前述の各伝熱管の下端部同士の
隙間，各管寄せ同士の隙間を通過し熱回収部から落下す
る。熱回収部から落下する付着物は、熱回収部の下方に
設けたホッパ装置から熱回収装置の外に排出したり、熱
回収部の下方に設けた貯留部に一時的に貯留した後、熱
回収装置の運転停止中などに、この貯留部から熱回収装
置の外に取り出すようにする。したがって、熱回収部か
ら付着物を確実に排出することができ、伝熱管への付着
物による熱伝達率の低下や、ガス通路の閉塞を防止でき
る。しかも、前述の排出隙間を確保したうえで、伝熱管
同士の間隔を狭くすることができるため、熱伝達率を高
めることができる。

【００１３】ここで、各伝熱管の上端は、伝熱管の熱回
収を行う部分と同じ径とすることもできるが、下端と同
様に小径とすることもできる。また、各伝熱管の上端
は、下端と同様に、適宜の数の管寄せに接続する。そし
て、各伝熱管の上端および下端を接続した各管寄せは、
さらにこの管寄せより大きい寸法の主管寄せに接続す
る。または、各伝熱管の上端は、前述の管寄せを介して
ボイラドラムに接続した構成することも、また直接ボイ
ラドラムに接続した構造とすることもできる。すなわ
ち、付着物の排出を確実に行うことができるため、熱回
収装置の缶体構造として、簡単な単胴式水管ボイラ形式
のものを採用することが可能となる。ここで、この熱回
収装置の缶体構造としては、他に二胴式水管ボイラ形式
や三胴式水管ボイラ形式のような構成にすることも、強
制循環ボイラ形式とすることもできるが、構造の簡素
化，小型化の観点からは、前述の単胴式水管ボイラ形式
が好適である。

【００１４】さらに、この発明は、付着物の排出を確実
に行うことができるため、各伝熱管の軸線方向に対して
ガスを交差方向に流通させる所謂直交流方式の熱回収装
置において実施するのが熱効率上好適であるが、各伝熱
管の軸線方向に対してガスをほぼ平行方向に流通させる
所謂平行流方式の熱回収装置において実施することもで
きる。この平行流方式の熱回収装置は、一般に、前述の
ような付着物の付着については直交流方式の熱回収装置
に比べて有利であるが、熱伝達率に関しては直交流方式
に比べて不利である。しかし、前述のように、各伝熱管
の上端および下端を、伝熱管の熱回収を行う部分よりも
小径とすることで、各伝熱管の上端および下端を接続す
る管寄せの寸法を小さくし、各管寄せ間の隙間を広くす
ることができるため、前述の付着物の排出の確実さに加
えて、ガスの流通の際の圧損の低下を図ることができ
る。また、各管寄せ間の隙間を広したまま伝熱管同士の
間隔を狭くすることができるため、熱伝達率を高めるこ
とができる。

【００１５】以上のように、この発明によれば、従来の
ように二胴式水管ボイラ形式，三胴式水管ボイラ形式や
強制循環ボイラ形式の缶体構造としなくても、単胴式水
管ボイラ形式であっても熱回収部の下部に排出隙間を充
分に確保できる。しかも、排出隙間を確保したうえで、
伝熱管間の隙間を狭くすることができるので、熱伝達率
が高くなる。したがって、付着物を多く含むようなガス
からの熱回収に好適であり、しかも装置の小型化，高効
率化を達成した熱回収装置を提供することができる。

【００１６】さらに、この発明においては、各伝熱管の
下端を接続する各管寄せの位置を、上下方向に異ならせ
てある。すなわち、伝熱管の下端を接続する各管寄せを
上下方向に変位させた千鳥状の配置としてある。このよ
うな各管寄せの配置により、各管寄せと隣の管寄せにお
ける伝熱管下端側との間の隙間をさらに広くすることが
できるため、付着物排出が確実容易に行われる。しか
も、前述のように各管寄せの高さ位置を異ならせている
ため、各管寄せ間の水平方向の間隔を狭めても排出隙間
を広く維持することができる。さらに、排出隙間を広く
しても、伝熱管間の隙間を狭くすることができるため、
前述の排出隙間を確保したうえで、伝熱管間の隙間をさ
らに狭くすることができ、熱伝達率を一層高めることが
できる。

【００１７】ここで、前述の各伝熱管の下端を接続する
各管寄せの上下方向の位置は、２種類で充分であるが、
これ以上の数とすることもできる。また、各管寄せ高い
位置と低い位置とを交互に繰り返すように千鳥状の配置
とする他、各管寄せの上下方向の位置が順次高くまたは
低くなるように傾斜状に配置することもできる。さら
に、前述の管寄せは、交互に高い位置と低い位置を繰り
返す配置と、順次高さが高くまたは低くなる配置とを組
み合せることもできる。すなわち、管寄せの列のうち、
途中までは交互配置とし、その後は順次高くまたは低く
なるように配置する場合や、全体的には順次高くまたは
低くなるように配置しながら、隣り合う管寄せについて
は、上下方向に交互に高い位置と低い位置を繰り返すよ
うに配置する。

【００１８】また、各伝熱管の上端を、下部端と同様
に、適宜の数の管寄せに接続する場合、各伝熱管の上端
を接続する管寄せは、各伝熱管の下端を接続する管寄せ
のように上下方向に位置を異ならせることもできるし、
上下方向の位置をすべてほぼ同じとすることもできる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明に係る熱回収装置の具体的な
実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、
この発明に係る実施例の縦断面の説明図、図２は、図１
のII−II線に沿う断面の説明図である。ここで、実施例
における熱回収装置は、鉱石流動燃焼炉，セメント焼成
キルン，ゴミ焼却炉などからの排ガスのように、ダスト
や煤などを多く含む排ガスから熱を回収し、この回収し
た熱によって温水を得る熱回収装置としてある。

【００２０】図面において、熱回収装置のケーシング１
の一側面（図２の左側）には、原動機（図示省略）から
の排ガスを導入する排ガス導入部２を設けてあり、他側
面（図２の右側）には熱回収後の排ガスを排出する排ガ
ス排出部３を設けてある。そして、前記ケーシング１の
内部には、前記排ガス導入部２から前記排ガス排出部３
に至るガス流通経路４が形成され、このガス流通経路４
内に熱回収部５を配置してある。

【００２１】前記熱回収部５の基本的な構成は、対をな
す上部副管寄せ６および下部副管寄せ７間に上下方向に
延びる複数の伝熱管８を接続して伝熱管ユニット９を構
成し、対をなす上部主管寄せ１０および下部主管寄せ１
１間に前記伝熱管ユニット９を所定数配置し、前記各上
部副管寄せ６を前記上部主管寄せ１０に接続し、前記各
下部副管寄せ７を前記下部主管寄せ１１に接続したもの
である。前記上部副管寄せ６，前記下部副管寄せ７，前
記上部主管寄せ１０，前記下部主管寄せ１１は、ともに
管（チューブ）を利用して作成したものである。また、
前記上部副管寄せ６および前記下部副管寄せ７の外径
は、接続の都合上、前記各伝熱管８の上端および下端の
接続部の外径よりも大きく、前記上部主管寄せ１０およ
び前記下部主管寄せ１１の外径は、同じく接続の都合
上、前記上部副管寄せ６および前記下部副管寄せ７の外
径よりも大きくしてある。

【００２２】前記熱回収部５の構成について、さらに詳
細に説明する。前記各上部副管寄せ６は、横方向（図１
の左右方向）に複数併設されており、前記各下部副管寄
せ７も同様に、横方向（図１の左右方向）に複数併設さ
れている。そして、前記各上部副管寄せ６と前記各下部
副管寄せ７とは上下で対をなすように配置してある。前
記各伝熱管８は、前記各上部副管寄せ６および前記各下
部副管寄せ７の延長方向に適宜の間隔で併設される。前
記各伝熱管８は、その上端を前記上部副管寄せ６に接続
し、その下端を前記下部副管寄せ７に接続してある。前
記各伝熱管８において、前記各下部副管寄せ７への接続
部分である下端側には、その上方の熱回収部分よりも小
径とした絞り部（小径部）１２を形成してある。したが
って、前記下部副管寄せ７の外径は、前記上部副管寄せ
６の外径よりも小さくできる。そのため、隣り合う下部
副管寄せ７に接続した各伝熱管８間の隙間（以下、「伝
熱管隙間」という）１３を広げることなく、前記各下部
副管寄せ７間の水平方向の隙間（以下、「水平方向隙
間」という）１４を広くすることができる。

【００２３】さらに、前記各上部副管寄せ６は、ほぼ水
平に配置されており、それぞれの上下方向の位置は、ほ
ぼ同じとなっているが、前記各下部副管寄せ７は、上下
方向の位置を、隣り合うもの同士では異ならせるととも
に、１つおきに同じとしている。すなわち、前記各下部
副管寄せ７を上下方向に変位させた千鳥状の配置として
ある。さらに、前記各下部副管寄せ７のうち、低い位置
に配置したものは、そのまま前記下部主管寄せ１１に接
続してあり、高い位置に配置したものは、その接続側端
部を斜め下方に延長して前記下部主管寄せ１１に接続し
てある。前記各下部副管寄せ７への前記各伝熱管８の接
続部分、すなわち前記絞り部１２は、その上端の位置
を、高い位置に配置した下部副管寄せ７も高い位置に設
定してある。

【００２４】したがって、高い位置に配置した各下部副
管寄せ７と、低い位置に配置した各下部副管寄せ７に接
続した各伝熱管８の絞り部１２とが水平方向に対面する
ことになり、高い位置に配置した各下部副管寄せ７と、
低い位置に配置した各下部副管寄せ７に接続した各伝熱
管８の絞り部１２との間には、前記水平方向隙間１４よ
りも広い排出隙間１５が形成される。たとえば、下部副
管寄せ７の外径を６５mm，隣り合う下部副管寄せ７にお
ける中心間距離を９０mm，伝熱管８の外径を６０．３m
m，小径部１２の外径を４２．７mmとすると、伝熱管隙
間１３は、２９．７mm，水平方向隙間１４は、２５mm，
排出隙間１５は、３６．１５mmとなり、排出隙間１５
は、伝熱管隙間１３よりも広いものとなっている。

【００２５】さらに、前記熱回収部５の下部には、付着
物を熱回収装置から取り出すためのホッパ装置１６を設
けてある。このホッパ装置１６は、下方ほど水平断面の
面積が小さくなる略四角錘台形状で、その下端部には、
付着物の排出口１７を設けてある。この排出口１７に
は、適宜に開閉可能な蓋部材（図示省略）を設けてあ
る。またさらに、前記熱回収部５の前後（図２の左右両
側）とその途中には煤吹き装置１８を配置してある。前
記熱回収部５の前後位置には、前記伝熱管８の高さ方向
の略中間位置にそれぞれ１基，その途中には、上下方向
に適宜の間隔をおいて２基設けてある。この煤吹き装置
１８は、蒸気あるいは空気のような加圧流体を噴出する
形式のもので、図２では、このような加圧流体の噴出ノ
ズル（図示省略）を複数備えた管体のみを図示してあ
る。

【００２６】以上の実施例において、熱回収は以下のよ
うにして行われる。ここで、前記下部主管寄せ１０に
は、給水ライン（図示省略）が接続されており、前記上
部管寄せ１１には、たとえばボイラドラム（図示省略）
を介して温水ライン（図示省略）を接続してある。

【００２７】この熱回収装置に、前記排ガス導入部２か
ら排ガスを導入する。この排ガスは、ダストや煤などを
多く含むものである。この排ガスは、前記ガス流通経路
４を通過する際に前記熱回収部５において熱を回収さ
れ、前記排ガス排出部３から排出される。一方、給水
は、前記下部主管寄せ１１から前記各下部副管寄せ７に
流入し、さらに前記各伝熱管８に流入する。そして、排
ガスからの熱を受け、加熱されて温水となる。この温水
は、前記各伝熱管８から前記各上部副管寄せ６内に流入
し、さらに前記上部主管寄せ１０に流入する。この温水
は、前記上部主管寄せ１０からボイラドラムを介して温
水ラインに供給される。

【００２８】この熱回収を継続していくと、前記各伝熱
管８には、排ガス中のダストや煤などが付着していく。
この付着物は、その一部は自然に剥落し、前記下部副管
寄せ７に向けて落下する。また、前述の熱回収をさらに
長期にわたって継続するほど、前記各伝熱管８への付着
物の量が多くなる。そこで、定期的に前記各煤吹き装置
１８を作動させ、この付着物を前記各伝熱管８から除去
する。すなわち、前記各煤吹き装置１８の各噴出ノズル
から、前記各伝熱管８に向けて加圧気体を噴出すること
によって、付着物を除去する。前記各煤吹き装置１８に
よって前記各伝熱管８から除去された付着物は、前記下
部副管寄せ７に向けて落下する。

【００２９】この実施例においては、高い位置にある各
下部副管寄せ７と、低い位置にある各下部副管寄せ７に
接続した各伝熱管８の絞り部１２との間には、前記伝熱
管隙間１３よりも広い排出隙間１５が形成されている。
そのため、前述の前記下部副管寄せ７に向けて落下する
付着物は、前記各下部副管寄せ７上に堆積することな
く、前記排出隙間１５から前記ホッパ装置１６内に落下
し、蓄積される。そして、前記ホッパ装置１６内に蓄積
された付着物は、前記排出口１７を適宜に開いて排出す
る。

【００３０】以上のように、この熱回収装置によれば、
前記各伝熱管８への付着物を確実に熱回収装置から排出
することができるため、付着物による前記各伝熱管８の
熱回収率の低下や、前記各伝熱管８の隙間の閉塞を防止
できるため、長期にわたって熱伝達率を高く、安定して
維持できる。

【００３１】ここで、以上説明した熱回収装置は、各伝
熱管の軸線方向に対してガスを交差方向に流通させる所
謂直交流方式の熱回収装置であるが、この発明において
は、各伝熱管の軸線方向に対してガスをほぼ平行方向に
流通させる所謂平行流方式の熱回収装置においても同様
に実施することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ダストや煤等を多く含んだガスから熱回収する熱回
収装置を従来のように二胴式水管ボイラ形式，三胴式水
管ボイラ形式や強制循環ボイラ形式の缶体構造とせず、
単胴式としても伝熱管の下部に付着物排出のための隙間
を充分に確保できるため、付着物の除去作業が容易であ
り、そのためこのような熱回収装置を長期にわたって安
定して稼動できる。しかも、付着物排出のための隙間を
確保したうえで、伝熱管間の隙間を狭くし、熱伝達率が
高めることができるため、装置の小型化，高効率化を達
成した熱回収装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る第一実施例の縦断面の説明図で
ある。

【図２】図１のII−II線に沿う断面の説明図である。

【符号の説明】

４ガス流通経路５熱回収部７下部副管寄せ８伝熱管１２絞り部１４排出隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横方向に併設される管状の複数の管寄せ
７と、上下方向に延び、前記各管寄せ７の延長方向に併
設され、その下端で前記各管寄せ７のそれぞれに接続し
た複数の伝熱管８とからなり、前記各伝熱管８の下端を
その上部よりも小径としたことを特徴とする熱回収装
置。
【請求項２】前記複数の管寄せ７が、上下方向の位置
を異にして配置されていることを特徴とする請求項１に
記載の熱回収装置。