JP2008249156A - 高温空気加熱器の蓋取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間安定して高い密封性を維持すること。
【解決手段】燃焼排ガスの流路内に設置される耐火性外管５の開口端に蓋体７を嵌合させて耐火性外管を封止する高温空気加熱器の蓋取付構造において、蓋体は、開口端が当接する基部の当接面から突出して耐火性外管の内周面と嵌合する円柱状の胴部と、その胴部の端面に形成されて胴部の外周面よりも外側に突出する一対の係止突起とを備える。耐火性外管には、係止突起が差し込まれる係止溝が開口端から内周面の軸方向と軸線周りに形成され、蓋体を耐火性外管に差し込んで回転させた状態で、耐火性外管の開口端と基部の当接面との間、及び、耐火性外管の内周面と胴部の外周面との間に、耐火性シール材３５を介在させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高温空気加熱器の蓋取付構造に係り、特に、高温空気加熱器の密封性を向上させるための蓋取付構造の改良技術に関する。

都市ごみや産業廃棄物などの処理法として、例えば、廃棄物を熱分解反応器で熱分解し、生成された熱分解ガスと熱分解残渣の一部を燃焼溶融炉に導いて燃焼処理する方法が知られており、燃焼排ガスの流路内に配置される高温空気加熱器により伝熱管内を流れる低温の被加熱空気を高温の燃焼排ガスと熱交換して熱回収することが行われている。ここで回収された熱は、例えば、熱分解の熱源として利用される。

ところで、このような廃棄物を燃焼させて発生する高温の燃焼排ガスは、廃棄物に起因した塩素や塩化水素などの腐食性物質を含むことから、金属製の伝熱管を露出させた状態で用いることはできない。そのため、例えば、金属製の内管などを耐火材の外管と底蓋により覆って封止した多重管構造が採用されている。

本出願人は、燃焼排ガスの流路内に天井から吊り下げられて内部に被加熱空気が流れる金属製の内管と、この内管を包囲して設けられ、内管との間に被加熱空気の流路を形成する耐火性の外管と、内管の下方に連結されて外管を支持する平板状の受け金物とを備えた２重管構造の高温空気加熱器を提案している（例えば、特許文献１参照。）。

この高温空気加熱器は、外管の下方に受け金物よりも大径の開口を有する筒状部を形成し、その筒状部の開口端に耐火性の底蓋を嵌合させて封止する構造となっている。底蓋は、筒状部の開口端と突き当たる円盤状の基部と、その基部の一側面に形成されて径方向に突出する係止突起とを備え、筒状部の内周には、係止突起が差し込まれる係止溝が開口端から軸方向と軸線上に形成されている。

これによれば、底蓋を筒状部に差し込んで所定の回転を施すことにより、底蓋を筒状部に容易に取りつけることができ、このようにして内管と受け金物を封止することにより酸化腐食を抑制することができる。

特開２００６−２６６５４０号公報

ところで、特許文献１の底蓋の取付構造においては、外管（筒状部）と底蓋との間に、耐熱モルタルやセラミック製シート材などの耐熱シール材を介在させて密封性を高めるようにしている。しかし、このシール構造は、筒状部の開口端が底蓋と突き当たる周状の領域にしか設けることができないため、燃焼排ガスの侵入に対する抵抗を長期間に渡って安定的に維持するには、十分なものとはいえない。そのため、シール幅をさらに増加させた底蓋の取付構造が求められている。

本発明は、高い密封性を長期間に渡って維持することができる高温空気加熱器の底蓋の取付構造を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、燃焼排ガスの流路内に吊り下げられて設置される高温空気加熱器の外壁を形成する耐火性外管の開口端に蓋体を嵌合させて耐火性外管を封止する高温空気加熱器の蓋取付構造において、蓋体は、開口端が当接する基部の当接面から突出して耐火性外管の内周面と嵌合する円柱状の胴部と、この胴部の端面に形成されて胴部の外周面よりも外側に突出する一対の係止突起とを備え、耐火性外管には、係止突起が差し込まれる係止溝が開口端から内周面の軸方向と軸線周りに形成されてなり、蓋体を耐火性外管に差し込んで軸線周りに回転させた状態で、耐火性外管の開口端と基部の当接面との間、及び、耐火性外管の内周面と前記胴部の外周面との間に、耐火性シール材を介在させてなることを特徴としている。

このように、蓋体に耐火性外管の内周面と嵌合する円柱状の胴部を形成することにより、開口端と基部の当接面との間の領域に加えて、耐火性外管の内周面と胴部の外周面との間にも、耐火性シール材を介在させることができるため、シール幅を増やすことができ、耐火性外管と蓋体による密封性を向上させることができる。これにより、燃焼排ガスの侵入に対する抵抗を長期間安定して持続することができるため、内管や受け金物などの酸化腐食を抑制し、高温空気加熱器の耐久性を向上させることができる。

本発明によれば、外管と底蓋との間のシール幅を増やすことができるため、高い密封性を長期間に渡って維持することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる高温空気加熱器の一実施の形態を示す断面図である。

本実施の形態の高温空気加熱器１は、金属製の内管３を外壁となる耐火性の外管５と底蓋７により被覆して形成され、例えば、内管３内から供給される被加熱空気ａ_１を外管５内へ導くとともに、外管５を介して高温の燃焼排ガスＧと熱交換し、被加熱空気ａ_１を加熱するものである。

高温空気加熱器１は、燃焼排ガスの流路内に天井から吊り下げられる金属性の内管３と、その内管３を包囲して設けられる耐火性の外管５と、外管５の下方に形成され、外管５を下方から支持する受け金物９と、外管５の下端の開口を封止する底蓋７を備えて構成される。

内管３の上部は、図示しない被加熱空気の入口管に連結される一方、下方の管側壁には通孔１１が設けられ、その通孔１１を介して、内管３内の風路１３と内管３と外管５との間に形成される風路１５とが連通するようになっている。内管３の下端には、円盤状の受け金物９が水平に固定されており、内管の開口端を封止するようになっている。

外管５は、耐火性材料、例えば、セラミックスにより略円筒状に形成されたセラミックス管を同軸上に積み上げて形成され、その最上部は、図示しない被加熱空気の排出管に連結される一方、最下部は、セラミックス管の内径よりも大径の受け金物９により支持されている。これらのセラミックス管の内径は、高さ方向で均一になるように形成されているが、最下部のセラミックス管の下方には、受け金物９の外径よりも大径の開口を有する筒状部１７が一体的に形成されている。

筒状部１７の開口端には、外管５と同じく、例えば、セラミックスで形成された底蓋７が取り付けられており、底蓋７と受け金物９との間には、空間１９が形成されている。

図２は、本実施の形態の底蓋の形状の斜視図を（ａ）に示し、比較のため、従来の形状を（ｂ）に示す。同様に、図３は側面図を、図４は上面図を表している。

図に示すように、従来の底蓋は、略円柱状の基部２１と、その基部２１の一端面に突出して形成される胴部２３と、その胴部２３に対して基部２１と反対側の面に形成される係止部２５とを備えて構成される。胴部２３及び係止部２５は、外径が異なる二つの円柱を基部２１と同軸に重ねて配置するとともに、その軸芯を中心とする平行な一組の共通の側面を備えて形成される。そして、係止部２５の外径は、胴部２３の外径よりも大きく基部２１の外径よりも小さく形成されている。また、係止部２５には、胴部２３の外周面よりも外側に突出する一対の係止突起２６が形成されている。

これに対し、本実施の形態の底蓋７は、従来の底蓋と同様、略円柱状の基部２７と、その基部２７の一端面に突出して形成される胴部２９と、その胴部２９に対して基部２７と反対側に形成される係止部３１とを備えて構成されるが、胴部２９が円柱状に形成されている点で、従来の底蓋と相違している。すなわち、底蓋７には、胴部２９に軸芯を中心とする平行な一組の側面が形成されていない。また、係止部３１には、胴部２９の外周面よりも外側に突出する一対の係止突起３３が形成されている。

一方、筒状部１７の内周面には、係止突起３３が差し込まれる係止溝が開口端から軸方向と軸線周りに形成されており、その内周面には、底蓋７の胴部２９が嵌合するようになっている。

このようにして構成される底蓋７は、まず、図２（ａ）に示すように、基部２７の一端面に、耐熱シール材３５、例えば、セラミックス製シートや耐熱モルタルなどが周状に施工される。また胴部２９の外周面全体にも耐熱シール材３５が施工される。

耐熱シール材３５が施工された底蓋７は、係止突起３３が係止溝に嵌め込まれた状態で筒状部１７の開口端から差し込まれる。そして底蓋７を所定量回転させることにより係止突起３３が軸線方向の係止溝に係止されて固定される。これにより、底蓋７は、基部２７の一端面が全周に渡って耐熱シール材３５を介在させた状態で、筒状部１７の開口端に押し付けられるとともに、胴部２９は筒状部１７の内周面と耐熱シール材３５を介して嵌合された状態となる。

図５は、本実施の形態の底蓋を外管に取り付けた状態の断面を説明する模式図であり、従来の底蓋を取り付けた状態の断面を説明する模式図を図６に示す。

図６は、胴部２３の円弧状の側面に耐熱シール材３５を施工して取り付けた状態を示している。これに対し、本実施の形態では、図５に示すように、胴部２９の側面全周に耐熱シール材３５を施工したことにより、胴部２９の側面と筒状部１７の内周面との間には、全周に渡って耐熱シール材３５が設けられている。すなわち、筒状部１７の開口端と基部２７との間のシール構造に加えて、胴部２９の側面と筒状部１７の内周面との間のシール構造が設けられたことにより、シール幅を全周に渡って増やすことができ、底蓋７と筒状部１７との間の気密性及び密封性を一層向上させることができる。

次に、このようにして底蓋７が筒状部１７に取り付けられた状態の高温空気加熱器の動作について説明する。

内管３内の風路１３に供給された被加熱空気ａ_１は、通孔１１を介して風路１５に流出し、外管５を介して燃焼排ガスＧの熱と熱交換することにより加熱された被加熱空気ａ_２となり、風路１５内を上昇して図示しない排出管から所定の熱分解炉などへ送られる。

一方、被加熱空気ａ_１の一部は、図示しない受け金物９に形成される通孔を介して空間１９内に導入され、この空間１９内を昇圧させる。このように空間１９内を昇圧させることにより空間１９内に燃焼排ガスＧが侵入することを防ぐことができる。

以上述べたように、本発明にかかる高温空気加熱器１は、底蓋７に筒状部１７の内周面と嵌合する円柱状の胴部２９を形成することにより、筒状部１７の開口端と基部との間の領域に加えて、筒状部１７の内周面と胴部２９の外周面との間にも、全周に渡って耐火性シール材を介在させることができるため、シール幅を十分に確保することができ、外管５と底蓋７による密封性を向上させることができる。これにより、燃焼排ガスＧの侵入に対する抵抗を長期間安定して持続することができるため、内管３や受け金物９などの酸化腐食の速度を抑制し、高温空気加熱器の耐久性を向上させるとともに、メンテナンスや補修を行う頻度を低減することができる。なお、受け金物９は酸化腐食が進行すると例えば外管の筒状部１７を内側から押し割る応力が働くが、本実施の形態によれば、そのような応力の発生を抑えることができるため、外壁の長期健全性を保つことができる。

図７は、本発明の高温空気加熱器が配置される煙道の一例を示す構成図である。

高温空気加熱器４１は、廃棄物を処理した燃焼排ガスＧが鉛直上向きに流れる煙道４３と、その後流側で燃焼排ガスＧが鉛直下向きに流れる煙道４５とにそれぞれ複数配置され、いずれも天井壁を貫通して吊り下げて設けられている。煙道４３に配置される高温空気加熱器４１ａと煙道４５に配置される高温空気加熱器４１ｂは、上述した構成を備えるものとし、図では、金属製の内管３と、その内管を包囲する外管５以外の構成を省略している。

高温空気加熱器４１ａ，４１ｂの外管５ａ，５ｂは、連結管４７を介して互いに連結されている。この例では、被加熱空気４９は、下流側の内管３ｂより流入し、図の矢印で示すように下流側の外管５ｂ、連結管４７、上流側の外管５ａ、内管３ａを順次流れ、その内管３ａより外部に取り出されるようになっている。このように、本発明にかかる高温空気加熱器４１は、内管から被加熱空気を流入させて外管より抜き出すだけでなく、外管から被加熱空気を流入させて内管より抜き出すようにしても、燃焼排ガスＧの腐食成分の侵入による受け金物などの酸化腐食を抑制することができる。

本発明を適用してなる高温空気加熱器の一実施の形態を示す断面図である。 本発明を適用してなる高温空気加熱器の一実施の形態の底蓋の斜視図を（ａ）に示し、従来の形状を（ｂ）に示す。 本発明を適用してなる高温空気加熱器の一実施の形態の底蓋の側面図を（ａ）に示し、従来の形状を（ｂ）に示す。 本発明を適用してなる高温空気加熱器の一実施の形態の底蓋の上面図を（ａ）に示し、従来の形状を（ｂ）に示す。 本発明を適用してなる高温空気加熱器の底蓋を外管に取り付けた状態の断面を説明する模式図である。 従来の高温空気加熱器の底蓋を外管に取り付けた状態の断面を説明する模式図である。 本発明を適用してなる高温空気加熱器が配置される煙道の一実施の形態を示す構成図である。

符号の説明

１ 高温空気加熱器
３ 内管
５ 外管
７ 底蓋
９ 受け金物
１１ 通孔
１７ 筒状部
２７ 基部
２９ 胴部
３１ 係止部
３３ 係止突起
３５ 耐熱シール材

Claims (1)

1. 燃焼排ガスの流路内に吊り下げられて設置される高温空気加熱器の外壁を形成する耐火性外管の開口端に蓋体を嵌合させて前記耐火性外管を封止する高温空気加熱器の蓋取付構造において、
   前記蓋体は、前記開口端が当接する基部の当接面から突出して前記耐火性外管の内周面と嵌合する円柱状の胴部と、該胴部の端面に形成されて前記胴部の外周面よりも外側に突出する一対の係止突起とを備え、
   前記耐火性外管には、前記係止突起が差し込まれる係止溝が前記開口端から内周面の軸方向と軸線周りに形成されてなり、
   前記蓋体を前記耐火性外管に差し込んで軸線周りに回転させた状態で、前記耐火性外管の前記開口端と前記基部の当接面との間、及び、前記耐火性外管の内周面と前記胴部の外周面との間に、耐火性シール材を介在させてなることを特徴とする高温空気加熱器の蓋取付構造。

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