JP2007526433A - 複数の管の配列を有する熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この熱交換装置は、ハウジングと、ハウジング内に設けられた第1の流体導管の配列と、ハウジング内に設けられた第2の流体導管の配列とを有している。第1および第2の流体導管の配列は、第1の流体を移送するように構成されている。また、熱交換装置は、ハウジング内に設けられた第1の流体通路を有しており、この第1の流体通路は、ハウジングの内面と、バッフルプレートとにより規定されている。第1の流体通路は、第2の流体を移送するように構成されている。バッフルプレートは、第1の流体通路を第1の流路と第2の流路とに分割しており、第1の流体導管の配列は、第1の流路を通って延びており、第2の流体導管の配列は、第2の流路を通って延びている。
【選択図】 図1
Description
Claims (49)
- ハウジングと、
このハウジング内に設けられ、第1の流体を移送するように構成されている第1の流体導管の配列と、
前記ハウジング内に設けられ、第1の流体を移送するように構成されている第2の流体導管の配列と、
前記ハウジング内に設けられ、このハウジングの内面およびバッフルプレートにより規定されていて、第2の流体を移送するように構成されている第1の流体通路と、を具備し、
前記バッフルプレートは、前記第1の流体通路を第1の流路と第2の流路とに分割するように構成されており、
前記第1の流体導管の配列は、前記第1の流路を通って延びており、前記第2の流体導管の配列は、前記第2の流路を通って延びている、熱交換装置。 - 前記第1の流体通路は、入口および出口を有しており、前記出口は、前記入口より垂直方向で上方の位置に設けられている、請求項1に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体通路は、入口と、第1の出口と、第2の出口とを有しており、前記第1の出口は、前記第1の流路に連結されており、前記第2の出口は、前記第2の流路に連結されており、また、前記第1の出口および前記第2の出口は、入口より垂直方向で上方の位置に設けられている、請求項1に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体通路の出口に流体連結されている追加の流体通路を有するプレヒータ部分を更に具備しており、このプレヒータ部分は、前記追加の流体通路を通って延びている流体導管を有しており、この流体導管は、第1の流体を移送するように構成されており、また、この流体導管は、前記第1の流体導管の配列および第2の流体導管の配列に流体連結されている入口マニホールドに流体連結されている、請求項1に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体通路の前記出口は、膨張差を許容するように構成された流体密封ジョイントにより前記追加の流体通路に連結されている、請求項4に記載の熱交換装置。
- 前記密封ジョイントは、スリップジョイントである、請求項5に記載の熱交換装置。
- 前記流体密封ジョイントは、布または金属ベローである、請求項5に記載の熱交換装置。
- 前記プレヒータ部分と前記入口マニホールドとの間で前記流体導管に沿って設けられたボイラーを有するボイラー部分を更に具備しており、また、前記追加の流体通路は、前記ボイラー部分を通って延びており、そして、前記ボイラーは、前記プレヒータと前記第1の流体通路の前記出口との間の位置で前記追加の流体通路を通って延びている、請求項4に記載の熱交換装置。
- 過熱器部分を更に具備しており、前記追加の流体通路は、前記過熱器部分を通って延びており、前記流体導管は、前記前記ボイラー部分と前記第1の流体通路の前記出口との間の位置で前記追加の通路を通って延びている、請求項8に記載の熱交換装置。
- 前記過熱器部分は、前記第1の流体通路の前記出口より垂直方向で上方の位置に設けられており、前記ボイラー部分は、前記過熱器部分より垂直方向で上方の位置に設けられており、また、前記プレヒータ部分は、前記ボイラー部分より垂直方向で上方の位置に設けられている、請求項9に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体通路は、入口を有しており、また、前記第1の流体通路の前記出口は、前記入口より垂直方向で上方の位置に設けられている、請求項10に記載の熱交換装置。
- 前記追加の流体通路の出口に設けられた排気ファンを更に具備している請求項11に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体通路は、入口と、第1の出口と、第2の出口とを有しており、前記第1の出口は、前記第1の流路に連結されており、前記第2の出口は、前記第2の流路に連結されており、また、前記第1の出口および前記第2の出口は、前記入口より垂直方向で上方の位置に設けられている、請求項10に記載の熱交換装置。
- 前記追加の流体通路の出口に設けられた排気ファンを更に具備している請求項13に記載の熱交換装置。
- 第1の容器と、
この第1の容器の上に積重ねられるように構成された第2の容器と、を更に具備しており、
前記ハウジングは、底モジュールとして規定されており、
前記過熱器部分、前記ボイラー部分および前記プレヒータ部分は、頂モジュールとして規定されており、
前記底モジュールは、前記第1のハウジング内に収容されており、
前記頂モジュールは、前記第2のハウジング内に収容されており、
前記第2の容器が前記第1の容器の上に積重ねられると、前記第1の流体通路の前記出口は、前記追加の流体通路に連結される、請求項10に記載の熱交換装置。 - 前記第1の流体導管の配列は、前記バッフルプレートを通って延びており、前記第2の流体導管の配列は、前記バッフルプレートを通って延びている、請求項1に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体導管の配列は、これの夫々の流体導管の外面に設けられた第1の複数の熱伝達フィンを有しており、これら第1の複数の熱伝達フィンは、前記第1の流路内で延びており、
前記第2の流体導管の配列は、これの夫々の前記流体導管の外面に設けられた第2の複数の熱伝達フィンを有しており、これら第2の複数の熱伝達フィンは、前記第2の流路内で延びている、請求項1に記載の熱交換装置。 - 前記第1の流体導管の配列は、流体導管の第1の列を有しており、前記流体導管の第1の列は、第1の管状入口マニホールドおよび第1の管状出口マニホールドに流体連結されており、前記流体導管の第1の列は、その外面に第1の熱伝達フィンを有しており、前記第1の熱伝達フィンは、前記第1の流路内で延びており、
前記第1の流体導管の配列は、流体導管の第2の列を有しており、この流体導管の第2の列は、第2の管状入口マニホールドおよび第2の管状出口マニホールドに流体連結されており、前記流体導管の第2の列は、これの外面に第2の熱伝達フィンを有しており、前記第2の熱伝達フィンは、前記第1の流路内で延びている、請求項1に記載の熱交換装置。 - 前記第1の流体導管の配列は、流体導管の第1の列および流体導管の第2の列を有しており、これら流体導管の第1の列および前記流体導管の第2の列は、管状入口マニホールドに流体連結されている、請求項1に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体導管の配列は、流体導管の第1の列および流体導管の第2の列を有しており、これら流体導管の第1の列および前記流体導管の第2の列は、管状出口マニホールドに流体連結されている、請求項1に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体通路および第2の流体通路を前記ハウジング内に規定するように構成された密封帯域を更に具備している請求項1に記載の熱交換装置。
- 前記密封帯域は、
前記ハウジングの横断面全体を横切って延びている前記バッフルプレートと、
前記ハウジングの横断面全体を横切って延びていて、前記第2の流体通路を規定している追加のバッフルプレートと、
前記バッフルプレートと前記追加のバッフルプレートとの間に設けられた耐火性ガスケットと、
前記バッフルプレートと前記追加のバッフルプレートとの間に設けられた膨張材料の層と、を備えており、
前記第1の流体導管の配列および前記第2の流体導管の配列は、前記バッフルプレートと、前記追加のバッフルプレートと、前記耐火性ガスケットと、前記膨張材料の層とを通って延びている、請求項21に記載の熱交換装置。 - 前記耐火性ガスケットおよび前記膨張材料の層は、前記バッフルプレートと前記追加のバッフルプレートとの間の隙間を実質的に完全に埋めている、請求項22に記載の熱交換装置。
- 前記膨張材料の層は、約300℃より高い温度で膨張する材料で作られている、請求項22に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体通路の出口と前記第2の流体通路の入口とを連結する追加の流体通路と、
前記追加の通路に沿って設けられていて、前記第2の流体通路の前記入口に入る第2の流体を加熱すように構成されているバーナーと、を更に具備している請求項21に記載の熱交換装置。 - 前記第1の流体通路の入口に流体連結された入口流体通路を有するプレヒータを更に具備しており、このプレヒータは、前記入口流体通路を通って延びている流体導管を有しており、この流体導管は、第1の流体を移送するように構成されており、また、この流体導管は、前記第1の流体導管の配列および前記第2の流体導管の配列に流体連結されている出口マニホールドに流体連結されており、
前記入口通路に流体連結されていて、前記バーナーの上流の位置で前記追加の通路に流体連結されている低温燃焼入口と、
この低温燃焼入口から前記プレヒータへの、および前記低温燃焼入口から前記バーナーへの第2の流体の流れを制御するための手段と、を更に具備している、請求項25に記載の熱交換装置。 - 前記制御手段は、
前記低温燃焼入口から前記プレヒータへの第2の流体の流れを制御するために前記低温燃焼入口と前記プレヒータとの間に設けられた第1の弁と、
前記低温燃焼入口から前記バーナーへの第2の流体の流れを制御するために前記低温燃焼入口と前記バーナーとの間に設けられた第2の弁と、を備えている、請求項26に記載の熱交換装置。 - 前記第1の弁および前記第2の弁を制御するために前記第1の弁および前記第2の弁に連結された制御リンク仕掛けを駆動するように構成されたアクチュエータを更に具備している請求項26に記載の熱交換装置。
- 前記第1の弁を制御するように構成された第1のアクチュエータと、前記第2の弁を制御するように構成された第2のアクチュエータとを更に具備している請求項26に記載の熱交換装置。
- 前記制御手段は、前記低温燃焼入口と前記プレヒータとの間の流れと、前記低温燃焼入口と前記バーナーとの間の流れとを連続的に調整するように構成された弁を備えている、請求項26に記載の熱交換装置。
- 前記制御手段は、
前記低温燃焼入口を前記プレヒータに連結する第1の管と、
前記低温燃焼入口を前記バーナーに連結する第2の管と、
流れを調整するように構成された弁と、を備えており、
この弁は、前記第1の管と前記第2の管とのうちの一方に設けられており、
前記第1の管と前記第2の管とのうちの他方は、弁を有していない、請求項26に記載の熱交換装置。 - 前記第1の流体導管の配列の流体導管には、これの外面に補強用外側スリーブが設けられている、請求項1に記載の熱交換装置。
- 前記補強用外側スリーブは、前記ハウジング内の帯域に設けられており、この帯域は、少なくとも約900℃の温度の第2の流体を受け入れるようになっている、請求項32に記載の熱交換装置。
- 前記帯域は、少なくとも約1000℃の温度の第2の流体を受け入れるようになっている、請求項33に記載の熱交換装置。
- 前記補強用外側スリーブは、前記第1の流体導管の配列の前記流体導管を形成するのに使用される材料と異なる材料から製造されている、請求項32に記載の熱交換装置。
- 前記第1の流体導管の配列の前記流体導管を形成するのに使用される材料は、第1の流体の環境条件に基づいて選択され、また、前記補強用外側スリーブを形成するのに使用される材料は、第2の流体の環境条件に基づいて選択される、請求項35に記載の熱交換装置。
- 前記第2の流体導管の配列の夫々の流体導管には、これらの外面に補強用外側スリーブが設けられている、請求項32に記載の熱交換装置。
- 前記ハウジングの外面のまわりに設けられた断熱材料よりなる第1の複数のブロックを有する第1の断熱層と、
この第1の断熱層の外面のまわりに設けられた第1のケーシングと、を更に具備している請求項1に記載の熱交換装置。 - 前記第1のケーシングの外面のまわりに設けられた断熱材料よりなる第2の複数のブロックを有する第2の断熱層と、
前記第2の断熱層の外面のまわりに設けられた第2のケーシングと、を更に具備しており、
前記断熱材料よりなる第2の複数のブロックは、前記断熱材料よりなる第1の複数のブロックの間の隙間に重なるように位置されている、請求項38に記載の熱交換装置。 - 前記断熱材料よりなる第1の複数のブロックおよび前記断熱材料よりなる第2の複数のブロックは、断熱耐火性ボードで構成されており、前記第1のカーシングおよび前記第2のケーシングは、亜鉛めっきシート金属のパネルで構成されている、請求項39に記載の熱交換装置。
- 前記ハウジングの外面のまわりに設けられた断熱材料よりなるブロックを有する複数の断熱層と、
前記複数の断熱層のうちの最も外側の断熱層の外面のまわりに設けられたケーシングと、を更に具備している、請求項1に記載の熱交換装置。 - 少なくとも1種の燃料を、入口および出口を有するハウジングと、このハウジング内で入口から出口まで延びていて、水素が発生されるような対流加熱式接触水蒸気改質器および対流冷却式水気体シフト反応器を備えている流路とを備えている反応器に供給する工程を具備しており、
水蒸気改質器を加熱するためにバーナーが設けられており、
このバーナーからの燃焼生成物が、流れ方向転換機構により調整されて水蒸気改質器の所定の作動温度を維持し、
燃焼空気が、これがバーナーに送られる前に水気体シフト反応器を冷却するのに使用され、
燃焼ガスは、水気体シフト反応器を冷却するのに使用される前に予熱され、そして燃焼ガスは、これが許容可能なバーナー入口温度より高くない所定温度でバーナーに供給されるような温度まで予熱される、水素を発生される方法。 - 少なくとも1つの燃料を、入口および出口を有するハウジングと、このハウジング内で入口から出口まで延びていて、水素が発生されるような対流加熱式接触水蒸気改質器および対流冷却式水気体シフト反応器を備えている流路とを備えている反応器に供給する工程を具備しており、
水蒸気改質器を加熱するためにバーナーが設けられており、
このバーナーからの燃焼生成物が、流れ方向転換機構により調整されて水蒸気改質器の所定の作動温度を維持し、
燃焼空気をハウジングの入口からハウジングの出口まで移送するのに使用される流通路が、燃焼ガスを加熱空気の浮力特性により出口から出すように垂直方向に構成されている、水素を発生させるための方法。 - 前記流通路は、入口が閉鎖さているときでも、燃焼ガスを空気の浮力特性により出口から出すように構成されている、請求項43に記載の方法。
- 少なくとも1つの燃料を、入口および出口を有するハウジングと、このハウジング内で入口から出口まで延びていて、水素が発生されるような対流加熱式接触水蒸気改質器および対流冷却式水気体シフト反応器を備えている流路とを備えている反応器に供給する工程を具備しており、
水蒸気改質器を対流で加熱し、且つ水気体シフト反応器を対流で冷却するのに使用される流体が、流れ方向転換機構により調整されて水蒸気改質器を水が凝縮するより高い温度に維持する、水素を発生させるための方法。 - 少なくとも1つの燃料を、入口および出口を有するハウジングと、このハウジング内で入口から出口まで延びていて、水素が発生されるような対流加熱式接触水蒸気改質器および対流冷却式水気体シフト反応器を備えている流路とを備えている反応器に供給する工程と、
調整弁を使用して水気体シフト反応器を冷却するのに使用される冷却流体の量を最小にして冷却流体の流れを制御する工程と、を具備している、水素を発生するための方法。 - 前記冷却流体は、水蒸気改質器を加熱するためにバーナーに供給される燃焼空気である、請求項46に記載の方法。
- 少なくとも1つの燃料を、入口および出口を有するハウジングと、このハウジング内で入口から出口まで延びていて、水素が発生されるような対流加熱式接触水蒸気改質器および対流冷却式水気体シフト反応器を備えている流路とを備えている反応器に供給する工程を具備しており、
水蒸気改質器を加熱するためにバーナーが設けられており、
前記バーナーからの燃焼生成物の温度が、バーナーへの燃焼空気の全流量を制御することにより制御され、
水気体シフト反応器を冷却するのに使用される冷却空気の量が、調整弁を使用して制御されて水気体シフト反応器の温度を制御する、水素を発生するための方法。 - 前記冷却流体は、バーナーに供給される燃焼空気である、請求項48に記載の方法。
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