JP2006090641A - Heat exchanger and carbon black production system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel heat exchanger and a carbon black production system using the heat exchanger capable of effectively preventing buckling of a heat exchanger tube. <P>SOLUTION: The heat exchanger has an outer cylinder; a large number of heat exchanger tubes arranged inside the outer cylinder, with the longitudinal direction placed in the axial direction of the outer cylinder; an upper tube plate provided at the upper part of the outer cylinder to close the upper part of the outer cylinder while holding the upper end side of the large number of heat exchanger tubes; a lower tube plate provided at the lower part of the outer cylinder to close the lower part of the outer cylinder while holding the lower end side of the large number of heat exchanger tubes; a baffle plate group composed of a plurality of baffle plates BF disposed between the upper tube plate and the lower tube plate, with each baffle plate pierced with a plurality of heat exchanger tubes to regulate the heat exchanger tubes and to allow gas flowing in the outer cylinder, to meander; and a holding means for holding each baffle plate of the baffle plate group in the outer cylinder in the predetermined position relation in the axial direction of the outer cylinder. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は熱交換装置およびカーボンブラック生産システムに関する。   The present invention relates to a heat exchange device and a carbon black production system.
外筒の内部に多数本の伝熱チューブを配置し、伝熱チューブに高温ガスを流通させ、外筒内部に気体を流通させて高温ガスとの熱交換により気体を加熱昇温させる熱交換装置は産業の各分野において広く実施されている。このような熱交換装置を用いるカーボンブラック生産システムも知られている(特許情報1)。   A heat exchanger that places a large number of heat transfer tubes inside the outer cylinder, distributes high-temperature gas through the heat transfer tubes, distributes gas inside the outer cylinder, and heats the gas by heat exchange with the high-temperature gas Is widely implemented in various fields of industry. A carbon black production system using such a heat exchange device is also known (patent information 1).
例えば、カーボンブラック生産システムに用いられる熱交換装置では、伝熱チューブに流通される高温ガスは「反応炉から出て捕集部へ向かう分解生成ガス」で、反応炉内で生成された多量のカーボンブラック微粒子を含んだ状態であり、その温度は一般に1000℃程度あり、熱交換により加熱される空気は800℃程度に昇温される。このため、伝熱チューブの温度は900℃前後となる。   For example, in a heat exchange device used in a carbon black production system, the high-temperature gas circulated through the heat transfer tube is a “decomposition product gas that exits the reaction furnace and travels toward the collection unit”, and a large amount of gas generated in the reaction furnace. The carbon black fine particles are included, and the temperature is generally about 1000 ° C., and the air heated by heat exchange is heated to about 800 ° C. For this reason, the temperature of the heat transfer tube is about 900 ° C.
このような高温ガスに対して熱交換を行う熱交換装置の場合、高温ガスと熱交換する気体の「伝熱チューブ外壁への接触面積」を増大させて熱交換効率を高めるため、内径:20〜200mm程度の細い伝熱チューブを多数本用い、高温ガスをこれら多数の伝熱チューブに分流して流通させる。伝熱チューブの長さも7m〜15m程度に設定される。   In the case of such a heat exchange device that exchanges heat with respect to a high-temperature gas, in order to increase the “contact area with the outer wall of the heat transfer tube” of the gas that exchanges heat with the high-temperature gas, the inner diameter: 20 A large number of thin heat transfer tubes of about 200 mm are used, and a high-temperature gas is divided and circulated through these many heat transfer tubes. The length of the heat transfer tube is also set to about 7 to 15 m.
このように、伝熱チューブは細くて長く、両端は機械的に固定されている。このような状態にある伝熱チューブの温度が900℃程度の高温になると、伝熱チューブの機械強度が低下して「座屈」が発生しやすくなる。   Thus, the heat transfer tube is thin and long, and both ends are mechanically fixed. When the temperature of the heat transfer tube in such a state becomes a high temperature of about 900 ° C., the mechanical strength of the heat transfer tube is lowered and “buckling” is likely to occur.
例えば、伝熱チューブの上流側(通常は下端部側)はカラーを介して下部管板に溶接固定され、下流側(通常は上端部側)は「伸縮管(ベローズ)」を介して上部管板に溶接固定されている。なお、伝熱チューブは上端側が上流側、下端側が下流側となる場合もあり、その場合には、上端側がカラーを介して上部管板に溶接固定され、下端側は伸縮管(ベローズ)を介して下部管板に溶接固定される。
伝熱チューブが座屈すると、座屈による曲がりのため、伝熱チューブの上端が下方に変位する。伝熱チューブの座屈量は「熱交換器の使用時間とともに経時的に増大」し、伝熱チューブの座屈量が経時的に増大して「ある限度」を超えると、上記伸縮管が破損したり伸縮機能が損なわれたりし、さらには、伝熱チューブの破損、上部管板との溶接固定部の破断も生じうる。このような状態は「高温ガスと空気が混合して2次燃焼による火災を引き起こしかねない危険な状態」であり、熱交換装置としての寿命と判断される。
For example, the upstream side (usually the lower end side) of the heat transfer tube is welded and fixed to the lower tube plate via a collar, and the downstream side (usually the upper end side) is connected to the upper pipe via a “expandable tube (bellows)”. It is fixed to the plate by welding. In some cases, the heat transfer tube has an upper end on the upstream side and a lower end on the downstream side.In this case, the upper end side is welded and fixed to the upper tube plate via a collar, and the lower end side is connected to an expansion tube (bellows). And welded to the lower tube sheet.
When the heat transfer tube buckles, the upper end of the heat transfer tube is displaced downward due to bending due to buckling. The amount of buckling of the heat transfer tube increases with time of use of the heat exchanger, and if the amount of buckling of the heat transfer tube increases with time and exceeds a certain limit, the expansion tube breaks. Or the expansion / contraction function may be impaired, and further, the heat transfer tube may be damaged, or the weld fixing portion with the upper tube sheet may be broken. Such a state is a “dangerous state in which high-temperature gas and air are mixed and may cause a fire due to secondary combustion”, and is determined as the life of the heat exchange device.
例えば、カーボンブラック生産システムに用いられる熱交換装置の場合、熱交換装置の寿命はシステムの稼動状態にもよるが4〜10年の範囲で、平均すると6〜7年であるとされ、寿命を決定する主因は「伝熱チューブの座屈に起因する、伝熱チューブの変形・破損と伸縮管の破損によるもの」であることが知られている。従って、伝熱チューブの座屈を防止できれば、熱交換器の寿命を有効に長寿命化できるものと考えられる。   For example, in the case of a heat exchange device used in a carbon black production system, the life of the heat exchange device is in the range of 4 to 10 years, depending on the operating state of the system, and on average is 6 to 7 years. It is known that the main factor to be determined is “deformation / breakage of heat transfer tube and breakage of expansion tube due to buckling of heat transfer tube”. Therefore, if the buckling of the heat transfer tube can be prevented, it is considered that the life of the heat exchanger can be effectively extended.
特開2004−138362JP 2004-138362 A
この発明は、伝熱チューブの座屈を有効に防止できる新規な熱交換装置およびこれを用いたカーボンブラック生産システムの実現を課題とする。   This invention makes it a subject to implement | achieve the novel heat exchange apparatus which can prevent the buckling of a heat exchanger tube effectively, and a carbon black production system using the same.
この発明の熱交換装置(請求項1)は「外筒の内部に多数本の伝熱チューブを配置し、伝熱チューブに高温ガスを流通させ、外筒内部に気体を流通させて高温ガスとの熱交換により上記気体を加熱昇温させる熱交換装置」であって、外筒と、上部管板と、下部管板と、バッフルプレート群と、保持手段とを有する。   The heat exchanging device according to the present invention (Claim 1) is arranged such that “a plurality of heat transfer tubes are arranged inside the outer cylinder, a high temperature gas is circulated through the heat transfer tube, and a gas is circulated inside the outer cylinder. A heat exchange device that heats and raises the temperature of the gas by heat exchange, and includes an outer cylinder, an upper tube sheet, a lower tube sheet, a baffle plate group, and a holding means.
「外筒」は、加熱昇温させるべき気体を内部に流通される。
「伝熱チューブ」は、外筒の内部に、長手方向を外筒の筒軸方向にして多数本が配置される。「多数本」は10本程度〜数100本程度の本数である。伝熱チューブの径は、例えば、内径:20mm〜200mm、外径:25mm〜210mm程度のものが好適で、材質としては耐熱性に優れ機械的強度に優れたステンレススチール等が好適である。即ち、多数本の伝熱チューブとしては従来から知られたものを適宜用いることができる。
In the “outer cylinder”, a gas to be heated and heated is circulated inside.
A large number of “heat transfer tubes” are arranged inside the outer cylinder, with the longitudinal direction being the cylinder axis direction of the outer cylinder. The “multiple” is the number of about 10 to several hundreds. The diameter of the heat transfer tube is preferably, for example, an inner diameter of about 20 mm to 200 mm and an outer diameter of about 25 mm to 210 mm, and the material is preferably stainless steel having excellent heat resistance and excellent mechanical strength. That is, conventionally known tubes can be used as appropriate for the multiple heat transfer tubes.
「上部管板」は、外筒の上部に設けられ、多数本の伝熱チューブの上端側を保持するとともに、外筒上部を塞ぐ。
「下部管板」は、外筒の下部に設けられ、多数本の伝熱チューブの下端側を保持するとともに、外筒下部を塞ぐ。
The “upper tube sheet” is provided at the upper part of the outer cylinder, holds the upper end side of a large number of heat transfer tubes, and closes the upper part of the outer cylinder.
The “lower tube sheet” is provided at the lower part of the outer cylinder, holds the lower end side of a large number of heat transfer tubes, and closes the lower part of the outer cylinder.
「バッフルプレート群」は、上部管板と下部管板との間に配設される複数のバッフルプレートにより構成され、個々のバッフルプレートが複数本の伝熱チューブにより貫通されて伝熱チューブ間を規制し、外筒内部に流通される気体を蛇行させる。   The “baffle plate group” is composed of a plurality of baffle plates disposed between an upper tube plate and a lower tube plate, and each baffle plate is penetrated by a plurality of heat transfer tubes to form a space between the heat transfer tubes. Regulates and causes the gas flowing inside the outer cylinder to meander.
バッフルプレート群を構成するバッフルプレートの枚数は設計条件により決定されるが、従来から知られた熱交換装置において用いられている枚数と同様でよい。例えば、熱交換装置が「カーボンブラック生産システム」に用いられる「外筒の長さが14.5mのもの」であれば、外筒の筒軸方向に「40cm〜150cmに1枚程度の割合」で設けるのが目安となる。バッフルプレートの材質も、ステンレススチール等、従来から用いられている適宜のものを用いることができる。勿論、伝熱チューブの座屈による変形力に拮抗できる強度を有することが必要である。   The number of baffle plates constituting the baffle plate group is determined by design conditions, but may be the same as that used in conventionally known heat exchange devices. For example, if the heat exchange device used in the “carbon black production system” is “the length of the outer cylinder is 14.5 m”, “the ratio of about one piece in 40 cm to 150 cm” in the cylinder axis direction of the outer cylinder. It is a guideline to provide in. As the material of the baffle plate, an appropriate material conventionally used such as stainless steel can be used. Of course, it is necessary to have strength that can antagonize the deformation force due to buckling of the heat transfer tube.
「保持手段」は、バッフルプレート群の個々のバッフルプレートを外筒内に、外筒の筒軸方向に所定の位置関係に保持する手段である。
そして「少なくとも、伝熱チューブに座屈の生じやすい領域に配置されるバッフルプレート」が、「外筒の筒軸の周りに回転する(伝熱チューブの座屈は、外筒の半径方向へは外筒により規制されるため、外筒の内周面に沿って回転するように発生する)のを防止する」ように、外筒と「少なくとも上記座屈の生じやすい領域に配置されるバッフルプレートの個々」とが1以上の係合部で、バッフルプレートごとに係合される。
The “holding means” is means for holding individual baffle plates of the baffle plate group in the outer cylinder in a predetermined positional relationship in the cylinder axis direction of the outer cylinder.
And "at least the baffle plate that is arranged in the region where the heat transfer tube is likely to buckle" rotates around the cylinder axis of the outer cylinder (the buckling of the heat transfer tube is in the radial direction of the outer cylinder) The baffle plate is disposed in the outer cylinder and “at least in the region where buckling is likely to occur” to prevent the occurrence of rotation along the inner peripheral surface of the outer cylinder. Are individually engaged with each of the baffle plates.
即ち、外筒内に配置される全てのバッフルプレートを個別的に「外筒と係合部で係合」させても良いが、このように全てのバッフルプレートを外筒と係合させる必要は必ずしも無く「伝熱チューブに座屈が発生しやすい領域の配置される必要最小限の枚数のバッフルプレートのみ」を外筒と係合させても良い。   That is, all the baffle plates arranged in the outer cylinder may be individually “engaged with the outer cylinder at the engaging portion”, but it is necessary to engage all the baffle plates with the outer cylinder in this way. It is not always necessary to engage only the minimum necessary number of baffle plates in which the heat transfer tube is likely to buckle.
1例を挙げれば、外筒の長さが14.5m程度で、伝熱チューブの外径が90mm程度のものである場合、座屈が生じやすいのは「チューブ長手方向の中央部より下側における3〜5mの範囲」であることが経験上知られている。このような場合、バッフルプレートを外筒の軸心方向へ「略70cm間隔」で設ける場合であれば、外筒内に配置される全バッフルプレートの枚数は20枚程度であるが、座屈の生じやすい領域に配置されるバッフルプレートは4〜7枚程度となるから、このような場合、これら4〜7枚のバッフルプレートのみを外筒と個別的に係合させて「外筒の筒軸周りの回転」を阻止するようにしても良いのである。   For example, when the length of the outer cylinder is about 14.5 m and the outer diameter of the heat transfer tube is about 90 mm, buckling is likely to occur “below the central portion in the tube longitudinal direction. It is known from experience that the range is 3 to 5 m. In such a case, if the baffle plates are provided at “approximately 70 cm intervals” in the axial direction of the outer cylinder, the total number of the baffle plates arranged in the outer cylinder is about 20, Since there are about 4 to 7 baffle plates arranged in the region that is likely to occur, in such a case, only these 4 to 7 baffle plates are individually engaged with the outer cylinder, and “the cylinder axis of the outer cylinder” It is also possible to prevent “rotation around”.
この発明のカーボンブラック生産システムは「反応炉入り口に燃料と空気を供給して高温の燃焼ガスを生成し、生成された燃焼ガス中に原料油を噴霧してカーボンブラックを生成し、反応を停止させた後の高温の排ガスを、熱交換装置内を通過させて捕集部へ導いてカーボンブラックを捕集するカーボンブラック生産システム」であって、熱交換装置として上記請求項1記載のものを用いたことを特徴とする(請求項2)。   The carbon black production system of the present invention is “to supply fuel and air to the reactor inlet to generate high-temperature combustion gas, spray the raw material oil into the generated combustion gas to generate carbon black, and stop the reaction The carbon black production system for collecting the carbon black by passing the high-temperature exhaust gas after passing through the heat exchange device to the collection unit ”, wherein the heat exchange device is the one described in claim 1 It is used (claim 2).
請求項2記載のカーボンブラック生産システムは「熱交換装置により空気を加熱して昇温させ、昇温させた空気を反応炉へ導入する」構成とすることができる(請求項3)。   The carbon black production system according to claim 2 may be configured to “heat the air by a heat exchange device to raise the temperature and introduce the heated air into the reaction furnace” (claim 3).
上述したように、この発明の熱交換装置では、少なくとも「伝熱チューブに座屈が発生しやすい領域に配置されるバッフルプレート」が外筒と個別的に係合され、外筒の筒軸周りの回転を阻止されるので、伝熱チューブの変形が有効に防止され「従来の熱交換装置の寿命を決定付けていた伝熱チューブの座屈」が生じ難くなるので、熱交換装置の寿命を有効に延ばすことができる。例えば、カーボンブラック生産システムに使用する熱交換装置の場合、従来、4〜10年、平均で6〜7年であった寿命が、この発明の熱交換装置の場合、8〜20年、平均で10〜15年の寿命を期待できる。   As described above, in the heat exchange device of the present invention, at least “the baffle plate disposed in the region where the heat transfer tube is likely to buckle” is individually engaged with the outer cylinder, Since the rotation of the heat transfer tube is prevented, deformation of the heat transfer tube is effectively prevented, and “the buckling of the heat transfer tube that has determined the life of the conventional heat exchange device” is less likely to occur. Can be extended effectively. For example, in the case of a heat exchange device used in a carbon black production system, the life span of 4 to 10 years and an average of 6 to 7 years in the past is 8 to 20 years on average in the case of the heat exchange device of the present invention. Expect a lifetime of 10-15 years.
以下、発明の実施の形態を説明する。
図3は、この発明を適用可能な熱交換装置の1例である「カーボンブラック生産システム用の熱交換装置」の概略を説明するための図である。
図3(a)は、熱交換装置の構造を略示している。符号10は「外筒」を示す。外筒10は使用状態では上下方向を鉛直方向として設定される。外筒10は円筒形状であって、高さ(長さ)は例えば14.5mで、上端部と下端部は筒径が若干太くなっている。
Embodiments of the invention will be described below.
FIG. 3 is a view for explaining an outline of a “heat exchange device for a carbon black production system” which is an example of a heat exchange device to which the present invention can be applied.
FIG. 3A schematically shows the structure of the heat exchange device. Reference numeral 10 denotes an “outer cylinder”. The outer cylinder 10 is set with the vertical direction as the vertical direction when in use. The outer cylinder 10 has a cylindrical shape, and the height (length) is, for example, 14.5 m, and the upper end portion and the lower end portion have a slightly larger diameter.
内径は上下端部で例えば2050mm、中央部において例えば1720mmである。上端部の「筒径が若干太くなった部分」の周壁部分に空気流入口10Aが形成され、下端部の「筒径が若干太くなった部分」の周壁部分に空気流出口10Bが形成されている。   The inner diameter is, for example, 2050 mm at the upper and lower end portions and, for example, 1720 mm at the central portion. An air inflow port 10A is formed in the peripheral wall portion of the “upper portion of the cylinder diameter” at the upper end, and an air outflow port 10B is formed in the peripheral wall portion of the “portion of the slightly larger cylinder diameter” in the lower end portion. Yes.
外筒10の上端の開口は上部管板12により閉ざされ、下端の開口は下部管板14により閉ざされている。下部管板14は上板14Aと下板14Bとを適宜の間隔を介して一体化した構造となっている。   The opening at the upper end of the outer cylinder 10 is closed by the upper tube plate 12, and the opening at the lower end is closed by the lower tube plate 14. The lower tube plate 14 has a structure in which an upper plate 14A and a lower plate 14B are integrated with an appropriate interval.
下部管板14の上板14Aの中央部から、冷却風管15が外筒10の軸心に沿って設けられている。冷却風管15の上端部は外筒10の下端部から4m〜13.5m程度に設定される。   A cooling air pipe 15 is provided along the axis of the outer cylinder 10 from the center of the upper plate 14 </ b> A of the lower tube sheet 14. The upper end of the cooling air pipe 15 is set to about 4 m to 13.5 m from the lower end of the outer cylinder 10.
冷却風CA1は、下部管板14の上・下板14A、14Bの間隙に吹き込まれ、下部管板14を冷却し、冷却風管15内を上方へ流れ、排出風CA2となって外筒10内に排出されて「熱交換される空気」に混入される。冷却風管15は必要に応じて設けられるものであり、省略することも可能である。   The cooling air CA1 is blown into the gap between the upper and lower plates 14A and 14B of the lower tube plate 14, cools the lower tube plate 14, flows upward in the cooling air tube 15, and becomes the exhaust air CA2 as the outer cylinder 10. It is discharged inside and mixed into “heat exchanged air”. The cooling air pipe 15 is provided as necessary and can be omitted.
外筒10の内部には「多数の伝熱チューブ」が外筒10の筒軸方向(鉛直方向)に平行に設けられ、その上下端はそれぞれ、上部管板12、下部管板14を貫通している。
図3(a)における符号16は「多数の伝熱チューブを構成する伝熱チューブ」のうちの1本を代表して示している。
Inside the outer cylinder 10, “a large number of heat transfer tubes” are provided in parallel to the cylinder axis direction (vertical direction) of the outer cylinder 10, and the upper and lower ends thereof penetrate the upper tube plate 12 and the lower tube plate 14, respectively. ing.
Reference numeral 16 in FIG. 3A represents one of the “heat transfer tubes constituting a large number of heat transfer tubes”.
外筒10の内部にはまた、バッフルプレート群を構成する複数のバッフルプレートBF1、BF2、BF3、BF4、・・が設けられている。以下において、バッフルプレート群を構成するバッフルプレートを上側から数えたとき「奇数番目のバッフルプレート」を符号BFo(o=1、3、5、・・)で表し、「偶数番目のバッフルプレート」を符号BFe(e=2、4、6、・・)で表すことにする。   Inside the outer cylinder 10, a plurality of baffle plates BF1, BF2, BF3, BF4,... Constituting a baffle plate group are also provided. In the following, when the baffle plates constituting the baffle plate group are counted from the upper side, the “odd number baffle plate” is represented by a symbol Bfo (o = 1, 3, 5,...), And the “even number baffle plate” is The symbol BFe (e = 2, 4, 6,...) Will be used.
図3(b)は、図3(a)における上部管板12を上方から見た状態を示している。上部管板12には、図示の如く多数の円孔が穿設され、これら円孔は伝熱チューブ16−1、16−2、・・16−i、・・により貫通されている。   FIG. 3B shows a state in which the upper tube sheet 12 in FIG. 3A is viewed from above. As shown in the figure, the upper tube sheet 12 has a large number of circular holes, which are penetrated by heat transfer tubes 16-1, 16-2,... 16-i,.
図3(c)は、上部管板12による任意の伝熱チューブ16−iの「上端部の保持」を説明するための図である。上部管板12において、任意の伝熱チューブ16−iの上端部を保持する部分は、管板の厚み方向へ若干突出するチューブ状の係合孔12−iとして形成され、伝熱チューブ16−iは、その上側の端部が係合孔12−iを貫通する。   FIG. 3 (c) is a view for explaining “holding the upper end” of an arbitrary heat transfer tube 16-i by the upper tube sheet 12. In the upper tube sheet 12, a portion for holding the upper end portion of an arbitrary heat transfer tube 16-i is formed as a tube-shaped engagement hole 12-i that slightly protrudes in the thickness direction of the tube plate, and the heat transfer tube 16- The upper end of i passes through the engagement hole 12-i.
係合孔12−iに嵌合した伝熱チューブ16−i(の上端部)は、公知の伸縮管(ベローズ)等を用いた係止手段FXにより上部管板12に固定的に係止される。このようにして、伝熱チューブ16−iの上側端部が上部管板12に固定的に保持される。他の伝熱チューブも同様にして上部管板12に固定的に保持される。   The heat transfer tube 16-i (the upper end portion) fitted in the engagement hole 12-i is fixedly locked to the upper tube plate 12 by a locking means FX using a known expansion tube (bellows) or the like. The In this way, the upper end of the heat transfer tube 16-i is fixedly held by the upper tube sheet 12. Other heat transfer tubes are also fixedly held on the upper tube sheet 12 in the same manner.
下部管板14による複数の伝熱チューブ16−iおよび冷却風管15の保持は、これらを下部管板に溶接固着することにより行われる。図3(a)に示すように、下部管板14においては、伝熱チューブ16の下方端部は上板14A、下板14Bを貫通して下板14Bに係止され、冷却風管15は上板14Aのみを貫通して上板14Aに係止される。   The plurality of heat transfer tubes 16-i and the cooling air tube 15 are held by the lower tube sheet 14 by welding and fixing them to the lower tube sheet. As shown in FIG. 3 (a), in the lower tube plate 14, the lower end portion of the heat transfer tube 16 penetrates the upper plate 14A and the lower plate 14B and is locked to the lower plate 14B. Only the upper plate 14A passes through and is locked to the upper plate 14A.
図3(d)は、外筒10の上側から数えて偶数番目のバッフルプレートBFeを示している。バッフルプレートBFeは、図示の如く、「多数本の伝熱チューブ」のうちの一部および「必要に応じて冷却風管」を貫通される貫通孔を穿設され、「左側部分を切除された円形形状(この円形形状の直径は例えば1710mmである。)」を有する。   FIG. 3D shows even-numbered baffle plates BFe counted from the upper side of the outer cylinder 10. As shown in the figure, the baffle plate BFe has a through hole penetrating a part of the “multiple heat transfer tubes” and the “cooling air tube as necessary”, and the “left side portion is cut off. It has a circular shape (the diameter of this circular shape is 1710 mm, for example).
図3(e)は、外筒10の上側から数えて奇数番目のバッフルプレートBFoを示している。バッフルプレートBFoは、図示の如く、「多数本の伝熱チューブ」のうちの一部および「必要に応じて冷却風管」を貫通される貫通孔を穿設され、「右側部分を切除された円形形状」を有する。   FIG. 3E shows an odd-numbered baffle plate BFo counted from the upper side of the outer cylinder 10. As shown in the figure, the baffle plate BFo has a through hole penetrating a part of the “multiple heat transfer tubes” and the “cooling air tube as necessary”, and the “right side portion is cut off. It has a “circular shape”.
これらバッフルプレートBFo、BFeは、図3(a)に示すように外筒10の上側から交互に設けられる。このとき、バッフルプレートの「円形状を切除された部分」と外筒10の内周壁との間(熱交換される空気は主としてこの部分を流れる。)が、図3(a)に示すように、交互に左右に振り分けられるようにされる。   These baffle plates BFo and BFe are alternately provided from the upper side of the outer cylinder 10 as shown in FIG. At this time, between the “circularly cut portion” of the baffle plate and the inner peripheral wall of the outer cylinder 10 (heat exchanged air mainly flows through this portion) as shown in FIG. , It will be distributed alternately left and right.
付言すると、図3(d)、(e)にバッフルプレートBFe、BFoに分けて説明したのは説明の都合上であり、実際にはバッフルプレートBFoとBFeは同一のものであり、これらが交互に180度回転された状態で使用されるのである。また、冷却風管15や伝熱チューブ16−iは、バッフルプレートの貫通孔に「若干の遊び」を以って「遊嵌」される。説明中の例ではバッフルプレートBFe、BFoの厚さは10mmである。   In addition, the baffle plates BFe and BFo are described separately in FIGS. 3D and 3E for convenience of explanation, and the baffle plates BFo and BFe are actually the same, and these are alternately shown. It is used after being rotated 180 degrees. The cooling air pipe 15 and the heat transfer tube 16-i are “freely fitted” with “slight play” in the through holes of the baffle plate. In the example in the description, the thickness of the baffle plates BFe and BFo is 10 mm.
図3(a)を参照すると、熱交換装置の稼動時には、高温の排ガスG2が多数の伝熱チューブ16内を上方へ向かって流れ、熱交換すべき空気A1は外筒10上部の空気流入口10Aから送り込まれ、バッフルプレート群を構成するバッフルプレートBFe、BFoの間を蛇行しつつ流れ、多数の伝熱チューブ16を介して排ガスG2と熱交換し、加熱昇温された高温の空気A2となって空気流出口10Bから取出される。   Referring to FIG. 3A, when the heat exchange device is in operation, high-temperature exhaust gas G2 flows upward through a large number of heat transfer tubes 16, and the air A1 to be heat-exchanged is an air inlet at the top of the outer cylinder 10. 10A, flows while meandering between the baffle plates BFe and BFo constituting the baffle plate group, exchanges heat with the exhaust gas G2 through a large number of heat transfer tubes 16, and heats and raises the high temperature air A2 heated. And is taken out from the air outlet 10B.
バッフルプレート群は、上記の如く空気の流れを蛇行させることにより外筒内における空気の流路長を長くし、空気と伝熱チューブとの接触時間・接触面積を大きくして熱交換の効率を高める機能を有している。   The baffle plate group increases the air flow path length in the outer cylinder by meandering the air flow as described above, and increases the contact time and contact area between the air and the heat transfer tube to increase the efficiency of heat exchange. Has a function to enhance.
次に、バッフルプレート群の個々のバッフルプレートを外筒内に「外筒の筒軸方向に所定の位置関係に保持」する保持手段につき、図4を参照して簡単に説明する。
図3には示されていないが、上部管板の「伝熱チューブにより貫通される貫通孔が形成された領域」の外側の領域部分に、複数のタイロッドの上端部が固定され、これらタイロッドは外筒の内周面に沿って垂下している。タイロッドは断面が「直径:10数mmの円形状」のステンレス棒材である。
Next, holding means for holding each baffle plate in the baffle plate group in a predetermined positional relationship in the cylinder axis direction of the outer cylinder will be briefly described with reference to FIG.
Although not shown in FIG. 3, upper end portions of a plurality of tie rods are fixed to a region portion outside the “region in which the through-hole penetrated by the heat transfer tube” is formed in the upper tube plate. It hangs along the inner peripheral surface of the outer cylinder. The tie rod is a stainless steel rod having a cross section of “diameter: a circular shape with a diameter of several tens of millimeters”.
図4において符号41−1、41−2、41−iはタイロッドを示している。タイロッドの総数は通常10〜20本である。バッフルプレートBFe、BFoの方には、これらタイロッドを貫通させる貫通穴が穿設されているが、これらの貫通孔は、図3等において記載を省略されている。   In FIG. 4, reference numerals 41-1, 41-2, 41-i denote tie rods. The total number of tie rods is usually 10-20. The baffle plates BFe and BFo are provided with through holes for penetrating these tie rods, but these through holes are not shown in FIG.
タイロッドをバッフルプレートに貫通させるとき、バッフルプレート間隔に応じて長さを設定されたスペーサパイプSP1、SP2が各タイロッドに嵌合される。スペーサパイプSP1、SP2は例えばステンレス製で、バッフルプレートに穿設された「タイロッドを貫通させる貫通穴」よりも径が大きく、例えば20mm程度の外径を有している。   When the tie rod is passed through the baffle plate, spacer pipes SP1 and SP2 whose lengths are set according to the baffle plate interval are fitted to the tie rods. The spacer pipes SP1 and SP2 are made of, for example, stainless steel, and have a diameter larger than that of “a through hole through which a tie rod passes” formed in the baffle plate, and have an outer diameter of, for example, about 20 mm.
スペーサパイプSP1の長さは「隣接するバッフルプレートBFo間の間隔(=隣接するバッフルプレートBFe間の間隔(例えば1400mm程度))」に等しく、スペーサパイプSP2の長さは「隣接するバッフルプレートBFoとBFeとの間隔(700mm程度)」に等しく設定されている。このようにして、タイロッドは外筒内部を垂下し、その下端部は「最下部にあるバッフルプレートの下面側」でボルト締めされる。
このようにして「バッフルプレート群の個々のバッフルプレートが、外筒内に、外筒の筒軸方向に所定の位置関係に保持」される。上述の複数のタイロッドやスペーサパイプは「保持手段」を構成する。
上に説明したところは「カーボンブラック生産システムに用いられる熱交換装置の構成として一般的なもの」である。
The length of the spacer pipe SP1 is equal to “the interval between the adjacent baffle plates BFO (= the interval between the adjacent baffle plates BFe (for example, about 1400 mm))”, and the length of the spacer pipe SP2 is “the distance between the adjacent baffle plates BFo”. It is set equal to “the distance from BFe (about 700 mm)”. In this way, the tie rod hangs down inside the outer cylinder, and the lower end portion thereof is bolted at “the lower surface side of the baffle plate at the lowest position”.
In this way, “the individual baffle plates of the baffle plate group are held in the outer cylinder in a predetermined positional relationship in the cylinder axis direction of the outer cylinder”. The plurality of tie rods and spacer pipes described above constitute “holding means”.
What has been described above is “a general configuration of a heat exchange device used in a carbon black production system”.
ここで、説明中の例に即して、先に述べた「伝熱チューブの座屈」につき説明する。
上述の如く、伝熱チューブは複数のバッフルプレートを貫通しているが、バッフルプレート外周(例えば直径:1710mm)と外筒(内径:1720mm)の内周との間隔は外筒の筒径方向には「高々数mm程度」しかなく、バッフルプレートの外筒内での変位の自由度は筒径方向には数mm程度しかない。
Here, the “buckling of the heat transfer tube” described above will be described with reference to the example being described.
As described above, the heat transfer tube passes through a plurality of baffle plates, but the interval between the outer periphery of the baffle plate (for example, diameter: 1710 mm) and the inner periphery of the outer cylinder (inner diameter: 1720 mm) is in the cylinder radial direction of the outer cylinder. Is only "a few millimeters at most", and the degree of freedom of displacement of the baffle plate within the outer cylinder is only a few millimeters in the cylinder radial direction.
図5を参照すると、伝熱チューブに座屈が生じる場合、伝熱チューブが「外筒10の筒径方向」に座屈しようとして、バッフルプレートBFを上記筒径方向へ変位させても、外筒10内におけるバッフルプレートBFの、上記筒径方向への変位の自由度は高々数mmであるから、バッフルプレートBFの筒径方向への変位は外筒10の内壁で阻害される。このため伝熱チューブは「外筒10の筒径方向」には座屈できない。   Referring to FIG. 5, when buckling occurs in the heat transfer tube, even if the baffle plate BF is displaced in the cylinder radial direction in an attempt to buckle the heat transfer tube in the “cylinder radial direction of the outer cylinder 10”, Since the degree of freedom of displacement of the baffle plate BF in the cylinder 10 in the cylinder radial direction is at most several mm, the displacement of the baffle plate BF in the cylinder radial direction is inhibited by the inner wall of the outer cylinder 10. For this reason, the heat transfer tube cannot buckle in the “cylinder radial direction of the outer cylinder 10”.
しかしながら、バッフルプレートBFは「外筒10の軸周りの回転」は自由であるから、例えば、伝熱チューブ162が矢印の向きに座屈しようとするときは、バッフルプレートBFを回転させつつ座屈することが可能である。外筒10内にある多数の伝熱チューブの、座屈の向きはランダムであるが、各伝熱チューブが座屈しようとする際にバッフルプレートBFに作用する力の合力により定まる向きにバッフルプレートBFが回転すると、各伝熱チューブは座屈し、伝熱チューブの束が全体として捩れるように座屈する。   However, since the baffle plate BF is free to “rotate around the axis of the outer cylinder 10”, for example, when the heat transfer tube 162 is to buckle in the direction of the arrow, the baffle plate BF is buckled while rotating the baffle plate BF. It is possible. The direction of buckling of a large number of heat transfer tubes in the outer cylinder 10 is random, but the baffle plate has a direction determined by the resultant force acting on the baffle plate BF when each heat transfer tube tries to buckle. When the BF rotates, each heat transfer tube buckles, and the heat transfer tube bundle buckles so as to be twisted as a whole.
このとき、座屈による伝熱チューブごとの変形量は必ずしも同一ではない。
例えば、伝熱チューブ162は外筒の筒軸から80cmの位置にあるものとし、バッフルプレートBFが6度回転したとすると、座屈による変形量は半径:80cmの円周:502.4cm(=2×80×3.14)の1/60であるから8.4cm程度になるが、バッフルプレートBFの中央部に近い貫通穴を貫通する伝熱チューブ161は、外筒の軸心から20cmの位置にあると考えると、バッフルプレートBFの上記回転角:6度に対しては上記伝熱チューブ162の変形量の1/4の2.1cm程度にすぎない。
At this time, the amount of deformation for each heat transfer tube due to buckling is not necessarily the same.
For example, assuming that the heat transfer tube 162 is at a position 80 cm from the cylinder axis of the outer cylinder and the baffle plate BF is rotated 6 degrees, the deformation due to buckling is a radius of 80 cm, a circumference of 502.4 cm (= 2 × 80 × 3.14) is about 8.4 cm because it is 1/60, but the heat transfer tube 161 penetrating the through hole near the center of the baffle plate BF is 20 cm from the axis of the outer cylinder. When considered to be in position, the baffle plate BF is only about 2.1 cm, which is 1/4 of the deformation amount of the heat transfer tube 162, for the rotation angle of 6 degrees.
伝熱チューブの両端は上・下部管板12、14に機械的に固定され、固定位置は外筒の軸心に直交する面内では変位しない。このため座屈した伝熱チューブの状態は図5(b)に示すように「上下を固定された伝熱チューブ」が、その中央部より下側の3〜5mmの「座屈し易い領域」で「外筒内壁の周方向(図面の面内方向)に沿って揃って湾曲する」ように変形した状態となる。図中の符号BFは「伝熱チューブが座屈しやすい領域に配置された複数のバッフルプレート」を示している。   Both ends of the heat transfer tube are mechanically fixed to the upper and lower tube plates 12 and 14, and the fixing positions are not displaced in a plane perpendicular to the axis of the outer cylinder. For this reason, as shown in FIG. 5B, the state of the buckled heat transfer tube is “a heat transfer tube having a fixed top and bottom”, which is a 3-5 mm “prone to buckling region” below the center. It is in a state of being deformed so as to “curve along the circumferential direction of the inner wall of the outer cylinder (in-plane direction of the drawing)”. The symbol BF in the figure indicates “a plurality of baffle plates arranged in a region where the heat transfer tube is likely to buckle”.
伝熱チューブの座屈量は、上記の如く、外筒の内周面に近いものほど座屈量が大きく、軸心に近い伝熱チューブでは座屈量は小さい。   As described above, the buckling amount of the heat transfer tube is larger as it is closer to the inner peripheral surface of the outer cylinder, and the buckling amount is smaller in the heat transfer tube closer to the axial center.
このような座屈を防止するべく、この発明においては「少なくとも、伝熱チューブに座屈の生じやすい領域に配置されるバッフルプレートBFが、外筒の筒軸の周りに回転するのを防止するように、外筒とバッフルプレートとを、1以上の係合部でバッフルプレートごとに係合させる」構成とする。   In order to prevent such buckling, in the present invention, “at least the baffle plate BF disposed in the region where the heat transfer tube is likely to buckle is prevented from rotating around the cylinder axis of the outer cylinder. Thus, the outer cylinder and the baffle plate are engaged with each other at one or more engaging portions.
図1、図2に「外筒とバッフルプレートとの係合」の2例を示す。
図1(a)に示す例では、バッフルプレートBFの外周部の3箇所に矩形形状の切り欠きK1、K2、K3が「プレート側係合部」として形成され、これらが外筒10の内周面に筒軸方向に形成された外筒側係合部K4、K5、K6とそれぞれ係合することにより、バッフルプレートBFの回転を阻止するようになっている。
1 and 2 show two examples of “engagement between outer cylinder and baffle plate”.
In the example shown in FIG. 1A, rectangular cutouts K1, K2, and K3 are formed as “plate side engaging portions” at three locations on the outer peripheral portion of the baffle plate BF. The baffle plate BF is prevented from rotating by engaging with outer cylinder side engaging portions K4, K5, K6 formed on the surface in the cylinder axis direction.
係合部の「筒軸方向の状態」を図1(b)に「係合部K1とK4との係合」を例として示す。外筒側係合部K4は外筒の筒軸方向(図の上下方向)に、係合に必要な長さ分(例えば150mm程度)だけ突設されている。
係合の深さ(外筒の軸径方向の係合幅)は50mm程度でよく、係合部K1、K4の幅も50mm程度の大きさで適宜に決めればよい。
The “state in the cylinder axis direction” of the engaging portion is shown in FIG. 1B as an example of “engagement between the engaging portions K1 and K4”. The outer cylinder side engaging portion K4 is provided so as to protrude in the cylinder axis direction (vertical direction in the figure) of the outer cylinder by a length necessary for engagement (for example, about 150 mm).
The depth of engagement (engagement width of the outer cylinder in the axial diameter direction) may be about 50 mm, and the widths of the engagement portions K1 and K4 may be appropriately determined to be about 50 mm.
図2(a)に示す係合例では、外筒10の内周面においてバッフルプレートBFの「直線状の縁部」に近接した位置に「係合部」としてストッパST1、ST2を突設する。図2(b)にストッパST1を例示するように、ストッパは外筒10の筒軸方向(図の上下方向)に、係合に必要な長さ(例えば150mm程度)だけ突設される。係合の幅(バッフルプレートBFとストッパST1の図2(a)の面内における当接幅)は100mm程度でよい。ストッパST2についても同様である。
バッフルプレートBFが回転しようとすると、バッフルプレートBFの「直線状の縁部の端部」がストッパST1あるいはST2に当接して回転が阻止される。
In the example of engagement shown in FIG. 2A, stoppers ST <b> 1 and ST <b> 2 project as “engagement portions” at positions close to the “straight edge” of the baffle plate BF on the inner peripheral surface of the outer cylinder 10. . As illustrated in the stopper ST1 in FIG. 2B, the stopper protrudes in the cylinder axis direction (vertical direction in the figure) of the outer cylinder 10 by a length necessary for engagement (for example, about 150 mm). The engagement width (the contact width of the baffle plate BF and the stopper ST1 in the plane of FIG. 2A) may be about 100 mm. The same applies to the stopper ST2.
When the baffle plate BF tries to rotate, the “end portion of the linear edge” of the baffle plate BF comes into contact with the stopper ST1 or ST2 to prevent the rotation.
前述した「外筒の長さ:14.5m程度、伝熱チューブの外径:90mm程度」のものの場合、座屈が生じ易いのはチューブ長手方向中央部より下側における3〜5mの範囲であり、上に説明した「バッフルプレートを外筒の軸心方向へ70cm間隔で設ける場合」であれば、座屈の生じやすい領域に配置されるバッフルプレートの枚数は4〜7枚程度となるから、このような場合「図1、図2の例の如くに外筒と係合させるバッフルプレートBF」の枚数は4〜7枚程度で足りる。
バッフルプレートと外筒の係合は、図1、図2に示すものに限らず、種々の係合形態が可能であり、バッフルプレートの回転を阻止できるものであれば適宜である。
In the case of the above-described "outer cylinder length: about 14.5 m, heat transfer tube outer diameter: about 90 mm", buckling is likely to occur in the range of 3 to 5 m below the tube longitudinal center. Yes, in the case of “when the baffle plates are provided at intervals of 70 cm in the axial direction of the outer cylinder” as described above, the number of baffle plates arranged in the region where buckling is likely to occur is about 4-7. In such a case, the number of “baffle plates BF to be engaged with the outer cylinder as in the examples of FIGS. 1 and 2” is about 4-7.
The engagement between the baffle plate and the outer cylinder is not limited to that shown in FIGS. 1 and 2, and various engagement forms are possible as long as the baffle plate can be prevented from rotating.
図6は、カーボンブラック生産システムの実施の1形態を概念化して示している。
周知の如く「カーボンブラック」は基本的には「炭化水素の熱分解」により得られる。
FIG. 6 conceptually shows one embodiment of the carbon black production system.
As is well known, “carbon black” is basically obtained by “thermal decomposition of hydrocarbons”.
図6に符号1で示す「反応炉」の燃料燃焼部1Aにおいて、燃料Fが「ブロワ9により送り込まれて熱交換部5での熱交換により高温化された燃焼用空気A」とともに燃焼されて高温の燃焼ガスG1となる。反応部1Bにおいて「供給される原料油O」が燃焼ガスG1により熱分解され、カーボンブラックを生成する。このとき、反応部内の温度は1200〜1800℃の高温になる。   In the fuel combustion section 1A of the “reactor” indicated by reference numeral 1 in FIG. 6, the fuel F is combusted together with “combustion air A fed by the blower 9 and heated to high temperature by heat exchange in the heat exchange section 5”. It becomes high temperature combustion gas G1. In the reaction unit 1B, the “supplied raw material oil O” is pyrolyzed by the combustion gas G1 to generate carbon black. At this time, the temperature in the reaction part becomes a high temperature of 1200 to 1800 ° C.
反応部1Bの下流側に設けられた急冷部1Cで急冷された、カーボンブラックを含む高温の排ガスG2は、反応炉1C内から取出されるが、急冷後も1000℃程度の高温を保っている。反応炉1Cから取出された高温の排ガスG2は、熱交換部5の排ガス入り口側に設けられた整流室3を介して熱交換部5を通過し、捕集部7で生成物であるカーボンブラックを捕集される。熱交換部5では、ブロワ9により常温状態で送り込まれた空気と「高温の排ガス」とが熱交換する。
熱交換部5としては、例えば、図1、図2に即して上に説明した「少なくとも、伝熱チューブに座屈の生じやすい領域に配置されるバッフルプレートが、外筒の筒軸の周りに回転するのを防止するように、外筒とバッフルプレートとを1以上の係合部で、バッフルプレートごとに係合させた熱交換装置」が用いられる。
The high-temperature exhaust gas G2 containing carbon black that has been quenched in the quenching section 1C provided on the downstream side of the reaction section 1B is taken out from the reactor 1C, but remains at a high temperature of about 1000 ° C. even after quenching. . The high temperature exhaust gas G2 taken out from the reaction furnace 1C passes through the heat exchange section 5 via the rectifying chamber 3 provided on the exhaust gas inlet side of the heat exchange section 5, and is a product of carbon black as a product in the collection section 7. Is collected. In the heat exchanging section 5, the air sent in the normal temperature state by the blower 9 and the “high temperature exhaust gas” exchange heat.
As the heat exchanging portion 5, for example, as described above with reference to FIGS. 1 and 2, “at least the baffle plate disposed in the region where the heat transfer tube is likely to buckle is formed around the cylinder axis of the outer cylinder. In order to prevent rotation, a heat exchanging device in which the outer cylinder and the baffle plate are engaged with each other by one or more engaging portions is used.
従って、図6においてブロワ9により熱交換部5に送り込まれる空気は図3(a)に符号A1で示す「熱交換すべき空気」であり、熱交換部5から反応炉1Aに送り込まれる燃焼用空気Aは図3(a)に符号A2で示す「加熱昇温された高温の空気」である。   Accordingly, in FIG. 6, the air sent to the heat exchanging unit 5 by the blower 9 is “air to be heat exchanged” denoted by reference numeral A <b> 1 in FIG. 3A, and the combustion air sent from the heat exchanging unit 5 to the reactor 1 </ b> A. The air A is “hot air whose temperature has been increased by heating” indicated by reference numeral A2 in FIG.
上に実施の形態を説明した「熱交換装置」は、外筒10の内部に多数本の伝熱チューブ16を配置し、伝熱チューブに高温ガスG2を流通させ、外筒内部に気体を流通させて高温ガスとの熱交換により気体を加熱昇温させる熱交換装置において、外筒10と、この外筒の内部に、長手方向を外筒の筒軸方向にして配置される多数本の伝熱チューブ16と、外筒10の上部に設けられ、多数本の伝熱チューブ16の上端側を保持するとともに、外筒上部を塞ぐ上部管板12と、外筒10の下部に設けられ、多数本の伝熱チューブ16の下端側を保持するとともに、外筒下部を塞ぐ下部管板14と、上部管板12と下部管板14との間に配設される複数のバッフルプレートBFo、BFeにより構成され、個々のバッフルプレートが複数本の伝熱チューブにより貫通されて伝熱チューブ間を規制し、外筒内部に流通される気体を蛇行させるバッフルプレート群と、このバッフルプレート群の個々のバッフルプレートを外筒内に、外筒の筒軸方向に所定の位置関係に保持する保持手段41−i、SP1、SP2とを有し、少なくとも、伝熱チューブに座屈の生じやすい領域に配置されるバッフルプレートBFが外筒10の筒軸の周りに回転するのを防止するように、外筒10とバッフルプレートBFとを1以上の係合部K1、K4、・・ST1、ST2でバッフルプレートごとに係合させた熱交換装置(請求項1)である。   In the “heat exchange device” described above, a large number of heat transfer tubes 16 are arranged inside the outer cylinder 10, the high-temperature gas G2 is circulated through the heat transfer tubes, and the gas is circulated inside the outer cylinder. In the heat exchange device that heats and raises the temperature of the gas by heat exchange with the high-temperature gas, a large number of transmissions are arranged in the outer cylinder 10 and inside the outer cylinder with the longitudinal direction being the axial direction of the outer cylinder. The upper tube plate 12 is provided at the upper part of the heat tube 16 and the outer cylinder 10, holds the upper end side of the multiple heat transfer tubes 16 and closes the upper part of the outer cylinder, and is provided at the lower part of the outer cylinder 10. The lower tube plate 14 that holds the lower end side of the heat transfer tube 16 and closes the lower portion of the outer cylinder, and a plurality of baffle plates BFo and BFe disposed between the upper tube plate 12 and the lower tube plate 14 Consists of multiple baffle plates for heat transfer A baffle plate group that passes through the tube to regulate the heat transfer tubes and meanders the gas flowing inside the outer cylinder, and the individual baffle plates of this baffle plate group are placed in the outer cylinder, and the cylinder axis direction of the outer cylinder The baffle plate BF arranged at least in a region where the heat transfer tube is likely to buckle around the cylinder axis of the outer cylinder 10. (1) The heat exchange device in which the outer cylinder 10 and the baffle plate BF are engaged with each of the baffle plates at one or more engaging portions K1, K4,. ).
また、図6に実施の形態を示した「カーボンブラック生産システム」は、反応炉入り口1Aに燃料Fと空気Aを供給して高温の燃焼ガスを生成し、生成された燃焼ガスG1中に原料油Oを噴霧してカーボンブラックを生成し、反応を停止させた後の高温の排ガスG2を、熱交換装置5内を通過させて捕集部7へ導いてカーボンブラックを捕集するカーボンブラック生産システムにおいて、熱交換装置5として請求項1記載のものを用いたものであり(請求項2)、熱交換装置により空気を加熱して昇温させ、昇温させた空気Aを反応炉へ導入するもの(請求項3)である。   In the “carbon black production system” shown in FIG. 6, the fuel F and air A are supplied to the reactor inlet 1A to generate high-temperature combustion gas, and the raw material in the generated combustion gas G1 Carbon black production in which oil O is sprayed to produce carbon black and the hot exhaust gas G2 after stopping the reaction is passed through the heat exchange device 5 to the collecting unit 7 to collect the carbon black. In the system, the heat exchanger 5 is the one described in claim 1 (Claim 2), the temperature is raised by heating the air by the heat exchanger, and the heated air A is introduced into the reactor. (Claim 3).
なお、上には熱交換装置の実施の形態としてカーボンブラック生産システムに用いるものを説明したが、この発明の熱交換装置はこれに限定されること無く、種々のシステムに用いることができる。   In addition, although what was used for a carbon black production system as embodiment of a heat exchange apparatus was demonstrated above, the heat exchange apparatus of this invention is not limited to this, It can be used for various systems.
バッフルプレートと外筒との係合の1例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of engagement with a baffle plate and an outer cylinder. バッフルプレートと外筒との係合の別例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of engagement with a baffle plate and an outer cylinder. 熱交換装置の1例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one example of a heat exchange apparatus. バッフルプレートを保持する保持手段を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the holding means to hold | maintain a baffle plate. 伝熱チューブの座屈によるバッフルプレートの回転を説明するための図である。It is a figure for demonstrating rotation of the baffle plate by buckling of a heat exchanger tube. この発明のカーボンブラック生産システムの実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of the carbon black production system of this invention.
符号の説明Explanation of symbols
10 外筒
BF バッフルプレート
K1 切欠き(プレート側係合部)
K4 外筒側係合部
10 outer cylinder
BF Baffle plate K1 Notch (Plate side engaging part)
K4 Outer cylinder side engaging part

Claims (3)

  1. 外筒の内部に多数本の伝熱チューブを配置し、上記伝熱チューブに高温ガスを流通させ、上記外筒内部に気体を流通させて上記高温ガスとの熱交換により上記気体を加熱昇温させる熱交換装置において、
    外筒と、
    この外筒の内部に、長手方向を外筒の筒軸方向にして配置される多数本の伝熱チューブと、
    上記外筒の上部に設けられ、上記多数本の伝熱チューブの上端側を保持するとともに、上記外筒上部を塞ぐ上部管板と、
    上記外筒の下部に設けられ、上記多数本の伝熱チューブの下端側を保持するとともに、上記外筒下部を塞ぐ下部管板と、
    上記上部管板と下部管板との間に配設される複数のバッフルプレートにより構成され、個々のバッフルプレートが複数本の伝熱チューブにより貫通されて伝熱チューブ間を規制し、外筒内部に流通される気体を蛇行させるバッフルプレート群と、
    このバッフルプレート群の個々のバッフルプレートを上記外筒内に、外筒の筒軸方向に所定の位置関係に保持する保持手段とを有し、
    少なくとも、上記伝熱チューブに座屈の生じやすい領域に配置されるバッフルプレートが、上記外筒の筒軸の周りに回転するのを防止するように、上記外筒と上記バッフルプレートとを1以上の係合部で、バッフルプレートごとに係合させたことを特徴とする熱交換装置。
    A large number of heat transfer tubes are arranged inside the outer cylinder, a high temperature gas is circulated through the heat transfer tube, a gas is circulated inside the outer cylinder, and the gas is heated and heated by heat exchange with the high temperature gas. In the heat exchange device
    An outer cylinder,
    Inside this outer cylinder, a large number of heat transfer tubes arranged with the longitudinal direction as the cylinder axis direction of the outer cylinder,
    An upper tube plate that is provided at the upper part of the outer cylinder, holds the upper end side of the multiple heat transfer tubes, and closes the upper part of the outer cylinder;
    A lower tube plate that is provided at a lower portion of the outer cylinder, holds a lower end side of the multiple heat transfer tubes, and closes the lower portion of the outer cylinder;
    Consists of a plurality of baffle plates disposed between the upper tube plate and the lower tube plate, each baffle plate being penetrated by a plurality of heat transfer tubes to regulate the heat transfer tubes, Baffle plate group that meanders the gas flowing through
    Holding means for holding the individual baffle plates of the baffle plate group in the outer cylinder in a predetermined positional relationship in the cylinder axis direction of the outer cylinder;
    At least one of the outer cylinder and the baffle plate is prevented so that at least a baffle plate disposed in a region where the heat transfer tube is likely to buckle is prevented from rotating around the cylinder axis of the outer cylinder. The heat exchanging device, wherein the baffle plate is engaged with each other at the engaging portion.
  2. 反応炉入り口に燃料と空気を供給して高温の燃焼ガスを生成し、生成された燃焼ガス中に原料油を噴霧してカーボンブラックを生成し、反応を停止させた後の高温の排ガスを、熱交換装置の伝熱チューブ内を通過させて捕集部へ導いて上記カーボンブラックを捕集するカーボンブラック生産システムにおいて、
    熱交換装置として請求項1記載のものを用いたことを特徴とするカーボンブラック生産システム。
    Fuel and air are supplied to the reactor inlet to generate high-temperature combustion gas, and raw material oil is sprayed into the generated combustion gas to generate carbon black, and the high-temperature exhaust gas after stopping the reaction, In the carbon black production system for collecting the carbon black by passing through the heat transfer tube of the heat exchange device and leading it to the collection unit,
    A carbon black production system using the heat exchange apparatus according to claim 1.
  3. 請求項2記載のカーボンブラック生産システムにおいて、
    請求項1記載の熱交換装置により空気を加熱して昇温させ、昇温させた空気を反応炉へ導入することを特徴とするカーボンブラック生産システム。
    In the carbon black production system according to claim 2,
    A carbon black production system, wherein air is heated by the heat exchange device according to claim 1 to raise the temperature, and the heated air is introduced into a reaction furnace.
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