JP2002107092A - 多管式熱交換器およびその補修方法 - Google Patents
多管式熱交換器およびその補修方法Info
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- JP2002107092A JP2002107092A JP2000294529A JP2000294529A JP2002107092A JP 2002107092 A JP2002107092 A JP 2002107092A JP 2000294529 A JP2000294529 A JP 2000294529A JP 2000294529 A JP2000294529 A JP 2000294529A JP 2002107092 A JP2002107092 A JP 2002107092A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多管式熱交換器を、高温雰囲気下でもクリー
プ損傷が生じにくく、長時間にわたって信頼性高く使用
可能にする。 【解決手段】 複数の伝熱管２３を支持するチューブサ
ポート２２で、高温の気体の流れ２５の上流側に臨む上
流側表面２２ａを断熱材２６で覆って断熱する。下流側
表面２２ｂでは、伝熱管２３内の流体と熱交換して温度
が低下した気体と接触する。上流側表面２２ａの温度は
低下し、高温雰囲気下でもクリープ損傷が生じにくくな
り、寿命の延長を図ることができる。
プ損傷が生じにくく、長時間にわたって信頼性高く使用
可能にする。 【解決手段】 複数の伝熱管２３を支持するチューブサ
ポート２２で、高温の気体の流れ２５の上流側に臨む上
流側表面２２ａを断熱材２６で覆って断熱する。下流側
表面２２ｂでは、伝熱管２３内の流体と熱交換して温度
が低下した気体と接触する。上流側表面２２ａの温度は
低下し、高温雰囲気下でもクリープ損傷が生じにくくな
り、寿命の延長を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナフサの高温熱分
解反応のための予熱などに用いる多管式熱交換器に関す
る。
解反応のための予熱などに用いる多管式熱交換器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、石油化学工業では、ナフサの
高温熱分解反応で、エチレンなどの各種原料炭化水素を
製造し、さらにポリエチレンなどの製品を生産してい
る。ナフサの高温熱分解反応は、水蒸気と混合した状態
で８００〜９００℃に加熱して行われる。熱分解を効率
的に行うため、原料のナフサや水蒸気は、熱分解反応の
廃熱を利用して予熱している。
高温熱分解反応で、エチレンなどの各種原料炭化水素を
製造し、さらにポリエチレンなどの製品を生産してい
る。ナフサの高温熱分解反応は、水蒸気と混合した状態
で８００〜９００℃に加熱して行われる。熱分解を効率
的に行うため、原料のナフサや水蒸気は、熱分解反応の
廃熱を利用して予熱している。
【０００３】図７は、従来からナフサの高温熱分解反応
に使用しているエチレン分解炉１の概略的な構成を示
す。エチレン分解炉１は、輻射部２でナフサの高温分解
反応を行う。輻射部２の廃熱は、対流部３で原料の予熱
に利用される。輻射部２での反応生成物は、冷却部４で
冷却される。輻射部２内には、原料のナフサや水蒸気の
混合流体が流れる輻射管５が配置され、周囲からの輻射
熱で８００〜９００℃の反応温度まで加熱される。この
反応温度まで過熱するため、輻射部２内の雰囲気はより
高温となっている。高温の雰囲気は、廃ガスとして排出
される。加熱時間短縮と廃熱の有効利用のために、廃ガ
スの流路となる対流部３には、ナフサ予熱器６、エコノ
マイザ７、第１熱交換器８、水蒸気過熱器９、第２熱交
換器１０および希釈水蒸気過熱器１１が多管式熱交換器
として、上方から下方に、順次的に設けられている。
に使用しているエチレン分解炉１の概略的な構成を示
す。エチレン分解炉１は、輻射部２でナフサの高温分解
反応を行う。輻射部２の廃熱は、対流部３で原料の予熱
に利用される。輻射部２での反応生成物は、冷却部４で
冷却される。輻射部２内には、原料のナフサや水蒸気の
混合流体が流れる輻射管５が配置され、周囲からの輻射
熱で８００〜９００℃の反応温度まで加熱される。この
反応温度まで過熱するため、輻射部２内の雰囲気はより
高温となっている。高温の雰囲気は、廃ガスとして排出
される。加熱時間短縮と廃熱の有効利用のために、廃ガ
スの流路となる対流部３には、ナフサ予熱器６、エコノ
マイザ７、第１熱交換器８、水蒸気過熱器９、第２熱交
換器１０および希釈水蒸気過熱器１１が多管式熱交換器
として、上方から下方に、順次的に設けられている。
【０００４】原料となるナフサは、ナフサ予熱器６で予
熱され、第１熱交換器８に送られる。水蒸気を発生させ
るための水は、エコノマイザ７で予熱され、水蒸気過熱
器９で過熱水蒸気となり、高圧水蒸気となる。希釈水蒸
気は、希釈水蒸気過熱器１１で過熱され、第１熱交換器
８に送られて、ナフサを希釈する。水蒸気で希釈された
ナフサは、第１熱交換器８で廃ガスと熱交換して加熱さ
れ、さらに第２熱交換器１０で廃ガスと熱交換して加熱
されたあと、輻射管５に送られる。
熱され、第１熱交換器８に送られる。水蒸気を発生させ
るための水は、エコノマイザ７で予熱され、水蒸気過熱
器９で過熱水蒸気となり、高圧水蒸気となる。希釈水蒸
気は、希釈水蒸気過熱器１１で過熱され、第１熱交換器
８に送られて、ナフサを希釈する。水蒸気で希釈された
ナフサは、第１熱交換器８で廃ガスと熱交換して加熱さ
れ、さらに第２熱交換器１０で廃ガスと熱交換して加熱
されたあと、輻射管５に送られる。
【０００５】対流部３に下方から流入する高温の廃ガス
は、上方に流れる間に、希釈水蒸気過熱器１１、第２熱
交換器１０、水蒸気過熱器９、第１熱交換器８、エコノ
マイザ７およびナフサ予熱器６と順次熱交換を行って冷
却される。したがって、希釈水蒸気過熱器１１や第２熱
交換器１０では、輻射管５内での反応温度に近い８００
〜９００℃程度の高温の廃ガスと熱交換して、廃ガスの
有する熱量を伝熱管内を流れるナフサや水蒸気に移行さ
せている。
は、上方に流れる間に、希釈水蒸気過熱器１１、第２熱
交換器１０、水蒸気過熱器９、第１熱交換器８、エコノ
マイザ７およびナフサ予熱器６と順次熱交換を行って冷
却される。したがって、希釈水蒸気過熱器１１や第２熱
交換器１０では、輻射管５内での反応温度に近い８００
〜９００℃程度の高温の廃ガスと熱交換して、廃ガスの
有する熱量を伝熱管内を流れるナフサや水蒸気に移行さ
せている。
【０００６】図８は、図７の対流部３で、希釈水蒸気過
熱器１１および第２熱交換器１０が形成される部分の概
略的な構成を示す。対流部３は、断熱壁１５で囲まれた
煙道であり、大略的に板状のチューブサポート１６が、
複数枚、間隔をあけて、廃ガスの流路に配置されてい
る。チューブサポート１６の表面は、廃ガスの流れの方
向に平行であり、複数の伝熱管１７を支持するための貫
通孔１８が表面に間隔をあけて設けられている。複数の
伝熱管１７は、廃ガスの流れる方向に対し、軸線がほぼ
垂直な方向に、支持部材であるチューブサポート１６で
支持されて架設されている。チューブサポート１６は、
大略的に板状であるけれども、貫通孔１８の周囲の部分
は筒状であり、表面から外方に突出している。このよう
な立体的な構造のチューブサポート１６は、鋳造で製造
される。しかも、希釈水蒸気過熱器１１および第２熱交
換器１０の部分では、高温の廃ガスと熱交換する必要が
あるので、たとえば２５％のクロム（Ｃｒ）と２０％の
ニッケル（Ｎｉ）とを含むような高温耐熱鋳鋼など、高
価な材料を使用する必要がある。
熱器１１および第２熱交換器１０が形成される部分の概
略的な構成を示す。対流部３は、断熱壁１５で囲まれた
煙道であり、大略的に板状のチューブサポート１６が、
複数枚、間隔をあけて、廃ガスの流路に配置されてい
る。チューブサポート１６の表面は、廃ガスの流れの方
向に平行であり、複数の伝熱管１７を支持するための貫
通孔１８が表面に間隔をあけて設けられている。複数の
伝熱管１７は、廃ガスの流れる方向に対し、軸線がほぼ
垂直な方向に、支持部材であるチューブサポート１６で
支持されて架設されている。チューブサポート１６は、
大略的に板状であるけれども、貫通孔１８の周囲の部分
は筒状であり、表面から外方に突出している。このよう
な立体的な構造のチューブサポート１６は、鋳造で製造
される。しかも、希釈水蒸気過熱器１１および第２熱交
換器１０の部分では、高温の廃ガスと熱交換する必要が
あるので、たとえば２５％のクロム（Ｃｒ）と２０％の
ニッケル（Ｎｉ）とを含むような高温耐熱鋳鋼など、高
価な材料を使用する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図７に示すようなエチ
レン分解炉１の対流部３に設ける第２熱交換器１０や希
釈水蒸気過熱器１１などの多管式熱交換器には、高温耐
熱鋳鋼などの耐熱材料で形成される図８に示すようなチ
ューブサポート１６が用いられている。チューブサポー
ト１６の貫通孔１８の部分は、伝熱管１７からの荷重が
常に印加される状態で、しかも高温雰囲気下で使用され
る。このため、長期間の使用ではクリープ現象で、線状
の割れであるクラックが生じやすくなり、さらには破損
に至るおそれがある。チューブサポート１６にクリープ
による破損が生じれば、対流部３の寿命が尽きるか、大
規模な補修が必要となる。チューブサポート１６とし
て、より高温に耐える材料を使用すれば対流部３の寿命
を延すことは可能である。ただし、チューブサポート１
６の材料費が高騰するのは避けられない。
レン分解炉１の対流部３に設ける第２熱交換器１０や希
釈水蒸気過熱器１１などの多管式熱交換器には、高温耐
熱鋳鋼などの耐熱材料で形成される図８に示すようなチ
ューブサポート１６が用いられている。チューブサポー
ト１６の貫通孔１８の部分は、伝熱管１７からの荷重が
常に印加される状態で、しかも高温雰囲気下で使用され
る。このため、長期間の使用ではクリープ現象で、線状
の割れであるクラックが生じやすくなり、さらには破損
に至るおそれがある。チューブサポート１６にクリープ
による破損が生じれば、対流部３の寿命が尽きるか、大
規模な補修が必要となる。チューブサポート１６とし
て、より高温に耐える材料を使用すれば対流部３の寿命
を延すことは可能である。ただし、チューブサポート１
６の材料費が高騰するのは避けられない。
【０００８】本発明の目的は、高温雰囲気下でもクリー
プ損傷が生じにくく、長時間にわたって信頼性高く使用
することが可能な多管式熱交換器を提供することであ
る。
プ損傷が生じにくく、長時間にわたって信頼性高く使用
することが可能な多管式熱交換器を提供することであ
る。
【０００９】さらに本発明の目的は、既存の多管式熱交
換器の寿命を延長することができる多管式熱交換器の補
修方法を提供することである。
換器の寿命を延長することができる多管式熱交換器の補
修方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、高温の気体の
流れの方向に沿って大略的に板状の支持部材を配置し、
支持部材の表面に間隔をあけて形成される貫通孔に複数
の伝熱管を個別に挿入して、気体と各伝熱管内を流れる
流体とを熱交換する多管式熱交換器において、支持部材
の表面のうち、該気体の流れの方向で上流側に臨む部分
を覆って断熱する断熱材を含むことを特徴とする多管式
熱交換器である。
流れの方向に沿って大略的に板状の支持部材を配置し、
支持部材の表面に間隔をあけて形成される貫通孔に複数
の伝熱管を個別に挿入して、気体と各伝熱管内を流れる
流体とを熱交換する多管式熱交換器において、支持部材
の表面のうち、該気体の流れの方向で上流側に臨む部分
を覆って断熱する断熱材を含むことを特徴とする多管式
熱交換器である。
【００１１】本発明に従えば、複数の伝熱管が、支持部
材の表面に形成される貫通孔に挿入されて、軸線が高温
の気体が流れる方向に垂直となるように、支持される。
支持部材の表面は、高温の気体に曝される。ただし、気
体の流れの方向で上流側に臨む部分は、断熱材で覆われ
て断熱されるので、高温の廃ガス雰囲気下にもかかわら
ず、気体の流れの方向で下流側に臨む部分からの伝熱
で、支持部材表面の温度を低くすることができる。クリ
ープ損傷等は、材料が曝される温度が高く、荷重が大き
いほど生じやすくなり、逆に温度が低くなると、生じに
くくなる。したがって、高温雰囲気下に曝される支持部
材であっても、断熱によってクリープ損傷等を生じにく
くすることができる。
材の表面に形成される貫通孔に挿入されて、軸線が高温
の気体が流れる方向に垂直となるように、支持される。
支持部材の表面は、高温の気体に曝される。ただし、気
体の流れの方向で上流側に臨む部分は、断熱材で覆われ
て断熱されるので、高温の廃ガス雰囲気下にもかかわら
ず、気体の流れの方向で下流側に臨む部分からの伝熱
で、支持部材表面の温度を低くすることができる。クリ
ープ損傷等は、材料が曝される温度が高く、荷重が大き
いほど生じやすくなり、逆に温度が低くなると、生じに
くくなる。したがって、高温雰囲気下に曝される支持部
材であっても、断熱によってクリープ損傷等を生じにく
くすることができる。
【００１２】また本発明で、前記支持部材の表面に形成
される貫通孔の内径は、前記伝熱管の外径よりも大きく
しておき、前記断熱材が断熱する範囲で、該伝熱管が該
貫通孔に挿入される部分の外周に巻付けられ、該伝熱管
の該貫通孔に対する変位を許容するクッション材をさら
に含むことを特徴とする。
される貫通孔の内径は、前記伝熱管の外径よりも大きく
しておき、前記断熱材が断熱する範囲で、該伝熱管が該
貫通孔に挿入される部分の外周に巻付けられ、該伝熱管
の該貫通孔に対する変位を許容するクッション材をさら
に含むことを特徴とする。
【００１３】本発明に従えば、伝熱管が支持部材の貫通
孔に挿入される部分の外周には、クッション材が巻付け
られる。クッション材は、伝熱管の貫通孔に対する変位
を許容するので、伝熱管と貫通孔とが固着するのを防ぐ
ことができる。伝熱管と貫通孔とが固着しないので、温
度変化などによって生じる熱的なストレスの影響で、伝
熱管と貫通孔との接触部分に大きな力が加わることを防
ぎ、破損しにくくすることができる。
孔に挿入される部分の外周には、クッション材が巻付け
られる。クッション材は、伝熱管の貫通孔に対する変位
を許容するので、伝熱管と貫通孔とが固着するのを防ぐ
ことができる。伝熱管と貫通孔とが固着しないので、温
度変化などによって生じる熱的なストレスの影響で、伝
熱管と貫通孔との接触部分に大きな力が加わることを防
ぎ、破損しにくくすることができる。
【００１４】さらに本発明は、高温の気体の流れの方向
に沿って大略的に板状の支持部材を配置し、支持部材の
表面に間隔をあけて形成される貫通孔に複数の伝熱管を
個別に挿入して、気体と各伝熱管内を流れる流体とを熱
交換する多管式熱交換器を補修する方法であって、支持
部材の表面のうちで、該気体の流れの方向で上流側に臨
む部分を断熱材で覆って断熱することを特徴とする多管
式熱交換器の補修方法である。
に沿って大略的に板状の支持部材を配置し、支持部材の
表面に間隔をあけて形成される貫通孔に複数の伝熱管を
個別に挿入して、気体と各伝熱管内を流れる流体とを熱
交換する多管式熱交換器を補修する方法であって、支持
部材の表面のうちで、該気体の流れの方向で上流側に臨
む部分を断熱材で覆って断熱することを特徴とする多管
式熱交換器の補修方法である。
【００１５】本発明に従えば、複数の伝熱管を支持部材
で支持し、伝熱管内を流れる流体と高温の気体とを熱交
換する多管式熱交換器の補修で、支持部材の表面で気体
の流れの上流側に臨む部分を断熱材で覆って断熱する。
気体は支持部材の表面に沿って流れ、伝熱管内の流体と
熱交換して冷却されるので、下流側の断熱材で覆われて
いない支持部材の表面では、上流側よりも低い温度の気
体に接する。断熱材で覆われる支持部材の表面の温度
も、断熱材で覆われていない気体の流れの下流側に臨む
部分の温度近くまで低下するようになるので、支持部材
の表面で高温の気体に曝される部分がなくなり、クリー
プ破損などの生じる可能性が小さくなって、寿命の延長
を図ることができる。
で支持し、伝熱管内を流れる流体と高温の気体とを熱交
換する多管式熱交換器の補修で、支持部材の表面で気体
の流れの上流側に臨む部分を断熱材で覆って断熱する。
気体は支持部材の表面に沿って流れ、伝熱管内の流体と
熱交換して冷却されるので、下流側の断熱材で覆われて
いない支持部材の表面では、上流側よりも低い温度の気
体に接する。断熱材で覆われる支持部材の表面の温度
も、断熱材で覆われていない気体の流れの下流側に臨む
部分の温度近くまで低下するようになるので、支持部材
の表面で高温の気体に曝される部分がなくなり、クリー
プ破損などの生じる可能性が小さくなって、寿命の延長
を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
しての多管式熱交換器２０の概略的な構造を示す。断熱
壁２１に囲まれた筒状の空間には、大略的に板状の支持
部材であるチューブサポート２２が複数、間隔をあけて
配置される。筒状の空間には、高温の気体が下から上に
向って流れる。チューブサポート２２は、表面が気体の
流れに沿って上下方向に平行となるように配置される。
チューブサポート２２には、複数の伝熱管２３を間隔を
あけて支持するための貫通孔２４が形成されている。複
数の伝熱管２３は、矢符で示すような気体の流れ２５に
軸線が大略的に垂直となるように架設される。伝熱管２
３内には、気体と熱交換して加熱される流体が流れる。
伝熱管２３内の流体と熱交換した気体は、流体とは逆
に、冷却され、温度が低下する。
しての多管式熱交換器２０の概略的な構造を示す。断熱
壁２１に囲まれた筒状の空間には、大略的に板状の支持
部材であるチューブサポート２２が複数、間隔をあけて
配置される。筒状の空間には、高温の気体が下から上に
向って流れる。チューブサポート２２は、表面が気体の
流れに沿って上下方向に平行となるように配置される。
チューブサポート２２には、複数の伝熱管２３を間隔を
あけて支持するための貫通孔２４が形成されている。複
数の伝熱管２３は、矢符で示すような気体の流れ２５に
軸線が大略的に垂直となるように架設される。伝熱管２
３内には、気体と熱交換して加熱される流体が流れる。
伝熱管２３内の流体と熱交換した気体は、流体とは逆
に、冷却され、温度が低下する。
【００１７】本実施形態の多管式熱交換器２０では、チ
ューブサポート２２の表面で、気体の流れ２５の上流側
に臨む上流側表面２２ａの部分を、断熱材２６で覆う。
断熱材２６で覆うことによって、チューブサポート２２
の上流側表面２２ａと上流側の気体との間の伝熱抵抗が
大きくなる。気体の流れ２５の下流側に臨む下流側表面
２２ｂの部分は、複数の伝熱管２３内の流体との熱交換
によって冷却された気体に曝され、上流側の気体の温度
に比較して低い温度までしか上昇しない。チューブサポ
ート２２の上流側表面２２ａは、断熱材２６を通る伝熱
抵抗よりも下流側表面２２ｂとの間の伝熱抵抗の方が小
さくなるので、上流側表面２２ａの温度も、下流側表面
２２ｂの温度に近くなるまで低下する。この結果、チュ
ーブサポート２２では、断熱材２６の周囲が高温に曝さ
れても、上流側表面２２ａの部分ではクリープ損傷が生
じにくくなり、断熱材２６を設けない場合よりも長時間
の寿命を期待することができるようになる。
ューブサポート２２の表面で、気体の流れ２５の上流側
に臨む上流側表面２２ａの部分を、断熱材２６で覆う。
断熱材２６で覆うことによって、チューブサポート２２
の上流側表面２２ａと上流側の気体との間の伝熱抵抗が
大きくなる。気体の流れ２５の下流側に臨む下流側表面
２２ｂの部分は、複数の伝熱管２３内の流体との熱交換
によって冷却された気体に曝され、上流側の気体の温度
に比較して低い温度までしか上昇しない。チューブサポ
ート２２の上流側表面２２ａは、断熱材２６を通る伝熱
抵抗よりも下流側表面２２ｂとの間の伝熱抵抗の方が小
さくなるので、上流側表面２２ａの温度も、下流側表面
２２ｂの温度に近くなるまで低下する。この結果、チュ
ーブサポート２２では、断熱材２６の周囲が高温に曝さ
れても、上流側表面２２ａの部分ではクリープ損傷が生
じにくくなり、断熱材２６を設けない場合よりも長時間
の寿命を期待することができるようになる。
【００１８】図２は、図１の多管式熱交換器２０を、図
７に示すエチレン分解炉１と同様な構成のエチレン分解
炉３１で、輻射部３２の廃熱を利用する対流部３３に使
用する場合の構成を示す。チューブサポート２２は、断
熱壁２１から内部に突出する支持部３４によって、下方
から支えられる。チューブサポート２２の側方は、断熱
壁２１の表面に沿って上下に延びるガイド３５に嵌合し
て支えられる。本実施形態のチューブサポート２２は、
図７で希釈水蒸気過熱器１１および第２熱交換器１０と
して示す部分に相当する範囲で、伝熱管２３を支持す
る。チューブサポート２２の上方には、図７で水蒸気過
熱器９、第１熱交換器８、エコノマイザ７およびナフサ
予熱器６として示す部分に相当する多管式熱交換器が配
置される。断熱材２６は、図７で希釈水蒸気過熱器１１
に相当する部分と、第２熱交換器１０に相当する部分の
下部とを覆う。
７に示すエチレン分解炉１と同様な構成のエチレン分解
炉３１で、輻射部３２の廃熱を利用する対流部３３に使
用する場合の構成を示す。チューブサポート２２は、断
熱壁２１から内部に突出する支持部３４によって、下方
から支えられる。チューブサポート２２の側方は、断熱
壁２１の表面に沿って上下に延びるガイド３５に嵌合し
て支えられる。本実施形態のチューブサポート２２は、
図７で希釈水蒸気過熱器１１および第２熱交換器１０と
して示す部分に相当する範囲で、伝熱管２３を支持す
る。チューブサポート２２の上方には、図７で水蒸気過
熱器９、第１熱交換器８、エコノマイザ７およびナフサ
予熱器６として示す部分に相当する多管式熱交換器が配
置される。断熱材２６は、図７で希釈水蒸気過熱器１１
に相当する部分と、第２熱交換器１０に相当する部分の
下部とを覆う。
【００１９】図３および図４は、図２の切断面線ＩＩＩ
−ＩＩＩおよび切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面をそれ
ぞれ示す。図３に示すように、チューブサポート２２の
中央部分の下部は、周囲にセラミックファイバ４０を充
填した後、ウェットフェルトなどの耐熱フェルト４１を
表面に巻付けて断熱する。耐熱フェルト４１は、耐熱合
金の一種であるインコネルの線を用いて固定する。貫通
孔２４が設けられている部分には、ファイバーキャスト
などと呼ばれる不定形耐熱材４２を付着させる。不定形
耐熱材４２は、セメントと同様に水分で湿った状態で塗
りつけることができ、時間経過で乾燥するとともに固化
する。不定形耐熱材４２中には、予めスタッドボルト４
３を埋込んでおく。これによって、固化した不定形耐熱
材４２のチューブサポート２２への付着を補強する。図
４に示すように、チューブサポート２２の側方では、下
方の上流側表面２２ａのうち、下部に耐熱フェルト４１
を巻付け、上部に不定形耐熱材４２を付着させている。
−ＩＩＩおよび切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面をそれ
ぞれ示す。図３に示すように、チューブサポート２２の
中央部分の下部は、周囲にセラミックファイバ４０を充
填した後、ウェットフェルトなどの耐熱フェルト４１を
表面に巻付けて断熱する。耐熱フェルト４１は、耐熱合
金の一種であるインコネルの線を用いて固定する。貫通
孔２４が設けられている部分には、ファイバーキャスト
などと呼ばれる不定形耐熱材４２を付着させる。不定形
耐熱材４２は、セメントと同様に水分で湿った状態で塗
りつけることができ、時間経過で乾燥するとともに固化
する。不定形耐熱材４２中には、予めスタッドボルト４
３を埋込んでおく。これによって、固化した不定形耐熱
材４２のチューブサポート２２への付着を補強する。図
４に示すように、チューブサポート２２の側方では、下
方の上流側表面２２ａのうち、下部に耐熱フェルト４１
を巻付け、上部に不定形耐熱材４２を付着させている。
【００２０】図３に示すように、チューブサポート２２
の貫通孔２４を伝熱管２３が貫通する部分では、伝熱管
２３の周囲にクッション材４４を巻付ける。クッション
材４４は、たとえばカオールなどの断熱材や段ボール紙
などを用いることができる。貫通孔２４の内径と伝熱管
２３の外径とには隙間があり、熱応力がかかるような場
合に伝熱管２３とチューブサポート２２とが自由に動き
得るようになっている。ただし、高温に長時間曝される
と、伝熱管２３の外周と貫通孔２４の内周とが固着する
おそれがある。クッション材４４を用いることによっ
て、伝熱管２３とチューブサポート２２との固着を確実
に防ぐことができる。
の貫通孔２４を伝熱管２３が貫通する部分では、伝熱管
２３の周囲にクッション材４４を巻付ける。クッション
材４４は、たとえばカオールなどの断熱材や段ボール紙
などを用いることができる。貫通孔２４の内径と伝熱管
２３の外径とには隙間があり、熱応力がかかるような場
合に伝熱管２３とチューブサポート２２とが自由に動き
得るようになっている。ただし、高温に長時間曝される
と、伝熱管２３の外周と貫通孔２４の内周とが固着する
おそれがある。クッション材４４を用いることによっ
て、伝熱管２３とチューブサポート２２との固着を確実
に防ぐことができる。
【００２１】図５および図６は、本発明の実施の他の形
態としての多管式熱交換器で、図２の切断面線ＩＩＩ−
ＩＩＩおよびＩＶ−ＩＶに相当する方向から見た断面を
それぞれ示す。本実施形態で、図３および図４の実施形
態に対応する部分には同一の参照符を付す。本実施形態
では、不定形断熱材４２をチューブサポート２２の上流
側表面２２ａに塗りつけて断熱する。不定形断熱材４２
中には、スタッドボルト４３が埋込まれ、付着力を補強
する。伝熱管２３の外周にはクッション材４４が巻付け
られ、チューブサポート２２への固着を確実に防ぐ。
態としての多管式熱交換器で、図２の切断面線ＩＩＩ−
ＩＩＩおよびＩＶ−ＩＶに相当する方向から見た断面を
それぞれ示す。本実施形態で、図３および図４の実施形
態に対応する部分には同一の参照符を付す。本実施形態
では、不定形断熱材４２をチューブサポート２２の上流
側表面２２ａに塗りつけて断熱する。不定形断熱材４２
中には、スタッドボルト４３が埋込まれ、付着力を補強
する。伝熱管２３の外周にはクッション材４４が巻付け
られ、チューブサポート２２への固着を確実に防ぐ。
【００２２】本実施形態や図３および図４の実施形態
は、図８に示すような既存の多管式熱交換器の補修とし
て施すこともできる。たとえば、図７に示すようなエチ
レン分解炉１の対流部３の第２熱交換器１０や希釈水蒸
気過熱器１１となる多管式熱交換のチューブサポート１
６では、上流側表面が８６０〜９４０℃程度の温度にな
っていた。図５および図６に示すような断熱施工を行う
と、７３０〜７８０℃程度の温度まで、上流側表面の温
度を低下させることができる。図３および図４に示すよ
うな断熱施工でも同様の効果が確認されている。
は、図８に示すような既存の多管式熱交換器の補修とし
て施すこともできる。たとえば、図７に示すようなエチ
レン分解炉１の対流部３の第２熱交換器１０や希釈水蒸
気過熱器１１となる多管式熱交換のチューブサポート１
６では、上流側表面が８６０〜９４０℃程度の温度にな
っていた。図５および図６に示すような断熱施工を行う
と、７３０〜７８０℃程度の温度まで、上流側表面の温
度を低下させることができる。図３および図４に示すよ
うな断熱施工でも同様の効果が確認されている。
【００２３】従来は、８６０〜９４０℃程度の温度で２
０年の寿命を期待して、チューブサポートの材料を選択
している。温度が７４０℃程度まで下がれば、２００年
以上の寿命が期待される。既存の多管式熱交換器でも、
クリープ損傷が軽微なうちに断熱施工を行えば、クリー
プ損傷の進展を阻止し、寿命延長を図ることができる。
また、チューブサポートの部分的な温度上昇防止を、断
熱によって行い、冷却は行わないので、冷却による熱効
率の低下や、冷却のための構成の複雑化を避けることが
できる。
０年の寿命を期待して、チューブサポートの材料を選択
している。温度が７４０℃程度まで下がれば、２００年
以上の寿命が期待される。既存の多管式熱交換器でも、
クリープ損傷が軽微なうちに断熱施工を行えば、クリー
プ損傷の進展を阻止し、寿命延長を図ることができる。
また、チューブサポートの部分的な温度上昇防止を、断
熱によって行い、冷却は行わないので、冷却による熱効
率の低下や、冷却のための構成の複雑化を避けることが
できる。
【００２４】なお、多管式熱交換器を、エチレン分解炉
の対流部に設ける場合について説明しているけれども、
各種ボイラや反応装置など、同様な構成の熱交換器であ
れば本発明を同様に適用することができる。また、高温
の気体の流れの方向は、下から上ばかりではなく、他の
方向であっても、上流側を断熱することによって、以上
の説明と同様な効果を得ることができる。
の対流部に設ける場合について説明しているけれども、
各種ボイラや反応装置など、同様な構成の熱交換器であ
れば本発明を同様に適用することができる。また、高温
の気体の流れの方向は、下から上ばかりではなく、他の
方向であっても、上流側を断熱することによって、以上
の説明と同様な効果を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高温の気
体に曝される上流側に臨む支持部材の表面は、断熱材で
覆われて断熱されるので、高温の廃ガス雰囲気下にもか
かわらず、温度を低くすることができる。したがって、
高温雰囲気下に曝される支持部材であっても、断熱によ
ってクリープ損傷等を生じにくくすることができる。支
持部材の冷却は行わないので、構造の複雑化や熱損失の
増加を避けることができる。
体に曝される上流側に臨む支持部材の表面は、断熱材で
覆われて断熱されるので、高温の廃ガス雰囲気下にもか
かわらず、温度を低くすることができる。したがって、
高温雰囲気下に曝される支持部材であっても、断熱によ
ってクリープ損傷等を生じにくくすることができる。支
持部材の冷却は行わないので、構造の複雑化や熱損失の
増加を避けることができる。
【００２６】また本発明によれば、伝熱管が支持部材の
貫通孔に挿入される部分の外周には、伝熱管の貫通孔に
対する変位を許容するクッション材が巻付けられるの
で、伝熱管と貫通孔とが固着するのを防ぎぐことができ
る。固着を防ぐことができるので、温度変化などによっ
て生じる熱的なストレスの影響で、伝熱管と貫通孔との
接触部分に大きな力が加わることも防いで、破損しにく
くすることができる。
貫通孔に挿入される部分の外周には、伝熱管の貫通孔に
対する変位を許容するクッション材が巻付けられるの
で、伝熱管と貫通孔とが固着するのを防ぎぐことができ
る。固着を防ぐことができるので、温度変化などによっ
て生じる熱的なストレスの影響で、伝熱管と貫通孔との
接触部分に大きな力が加わることも防いで、破損しにく
くすることができる。
【００２７】さらに本発明によれば、既存の多管式熱交
換器を補修する際に、支持部材の表面で気体の流れの上
流側に臨む部分を断熱材で覆って断熱する。気体は支持
部材の表面に沿って流れ、伝熱管内の流体と熱交換して
冷却されるので、下流側の断熱材で覆われていない支持
部材の表面では、上流側よりも低い温度の気体に接し、
断熱材で覆われる上流側の表面の温度も低下するように
なる。支持部材の表面では高温の気体に曝される部分が
なくなり、クリープ破損などの生じる可能性が小さくな
って、寿命の延長を図ることができる。
換器を補修する際に、支持部材の表面で気体の流れの上
流側に臨む部分を断熱材で覆って断熱する。気体は支持
部材の表面に沿って流れ、伝熱管内の流体と熱交換して
冷却されるので、下流側の断熱材で覆われていない支持
部材の表面では、上流側よりも低い温度の気体に接し、
断熱材で覆われる上流側の表面の温度も低下するように
なる。支持部材の表面では高温の気体に曝される部分が
なくなり、クリープ破損などの生じる可能性が小さくな
って、寿命の延長を図ることができる。
【図１】本発明の実施の一形態としての多管式熱交換器
の概略的な構造を示す簡略化した断面図である。
の概略的な構造を示す簡略化した断面図である。
【図２】図１の多管式熱交換器をエチレン分解炉の対流
部で使用する場合の構成を示す断面図である。
部で使用する場合の構成を示す断面図である。
【図３】図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図
である。
である。
【図４】図２の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施の他の形態としての多管式熱交換
器で、図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに相当する方向か
ら見た断面図である。
器で、図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに相当する方向か
ら見た断面図である。
【図６】本発明の実施の他の形態としての多管式熱交換
器で、図２の切断面線ＩＶ−ＩＶに相当する方向から見
た断面図である。
器で、図２の切断面線ＩＶ−ＩＶに相当する方向から見
た断面図である。
【図７】従来からのエチレン分解炉の概略的な構成を示
す簡略化した断面図である。
す簡略化した断面図である。
【図８】図７のエチレン分解炉に備えられる多管式熱交
換器の概略的な構造を示す簡略化した断面図である。
換器の概略的な構造を示す簡略化した断面図である。
２０ 多管式熱交換器 ２２ チューブサポート ２２ａ 上流側表面 ２２ｂ 下流側表面 ２３ 伝熱管 ２４ 貫通孔 ２５ 気体の流れ ２６ 断熱材 ３１ エチレン分解炉 ３３ 対流部 ４０ セラミックファイバ ４１ 耐熱フェルト ４２ 不定形耐熱材 ４４ クッション材
Claims (3)
- 【請求項１】 高温の気体の流れの方向に沿って大略的
に板状の支持部材を配置し、支持部材の表面に間隔をあ
けて形成される貫通孔に複数の伝熱管を個別に挿入し
て、気体と各伝熱管内を流れる流体とを熱交換する多管
式熱交換器において、 支持部材の表面のうち、該気体の流れの方向で上流側に
臨む部分を覆って断熱する断熱材を含むことを特徴とす
る多管式熱交換器。 - 【請求項２】 前記支持部材の表面に形成される貫通孔
の内径は、前記伝熱管の外径よりも大きくしておき、 前記断熱材が断熱する範囲で、該伝熱管が該貫通孔に挿
入される部分の外周に巻付けられ、該伝熱管の該貫通孔
に対する変位を許容するクッション材をさらに含むこと
を特徴とする請求項１記載の多管式熱交換器。 - 【請求項３】 高温の気体の流れの方向に沿って大略的
に板状の支持部材を配置し、支持部材の表面に間隔をあ
けて形成される貫通孔に複数の伝熱管を個別に挿入し
て、気体と各伝熱管内を流れる流体とを熱交換する多管
式熱交換器を補修する方法であって、 支持部材の表面のうちで、該気体の流れの方向で上流側
に臨む部分を断熱材で覆って断熱することを特徴とする
多管式熱交換器の補修方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000294529A JP4570223B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 多管式熱交換器およびその補修方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000294529A JP4570223B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 多管式熱交換器およびその補修方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107092A true JP2002107092A (ja) | 2002-04-10 |
| JP4570223B2 JP4570223B2 (ja) | 2010-10-27 |
Family
ID=18777119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000294529A Expired - Fee Related JP4570223B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 多管式熱交換器およびその補修方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4570223B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5297641U (ja) * | 1976-01-21 | 1977-07-22 | ||
| JPS59231301A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-26 | バブコツク日立株式会社 | 伝熱管支持装置 |
| JPS60213796A (ja) * | 1984-04-07 | 1985-10-26 | Hirakawa Tekkosho:Kk | 熱交換器 |
| JPS61130796A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-18 | Toshiba Corp | 熱交換器 |
| JPH09257202A (ja) * | 1996-03-26 | 1997-09-30 | Babcock Hitachi Kk | 排熱回収装置 |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000294529A patent/JP4570223B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5297641U (ja) * | 1976-01-21 | 1977-07-22 | ||
| JPS59231301A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-26 | バブコツク日立株式会社 | 伝熱管支持装置 |
| JPS60213796A (ja) * | 1984-04-07 | 1985-10-26 | Hirakawa Tekkosho:Kk | 熱交換器 |
| JPS61130796A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-18 | Toshiba Corp | 熱交換器 |
| JPH09257202A (ja) * | 1996-03-26 | 1997-09-30 | Babcock Hitachi Kk | 排熱回収装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4570223B2 (ja) | 2010-10-27 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070724 |
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