JP2012220154A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉における廃棄物の焼却処理および焼却炉から排出される灰を溶融処理する過程で発生する高温の燃焼ガス(排ガス)の熱エネルギーを空気と熱交換することにより回収し、熱エネルギーの有効利用を図る熱交換装置に関する。 The present invention relates to the thermal energy of high-temperature combustion gas (exhaust gas) generated in the process of incineration of waste in municipal waste incinerators and industrial waste incinerators and in the process of melting ash discharged from the incinerators. The present invention relates to a heat exchanging device that is recovered by exchanging and that makes effective use of heat energy.
この種の熱交換装置としては、高温通路形成用筒状壁体が、耐火材製内壁およびこれの外面を空気層を介して取り囲んでいる断熱材製外壁よりなり、空気層に、内壁軸方向にのびた低温通路形成用金属製伝熱管が通されているものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 As this type of heat exchange device, the cylindrical wall for forming a high-temperature passage is composed of a refractory inner wall and an outer wall made of heat insulating material surrounding the outer surface of the outer wall via an air layer. It is known that a metal heat transfer tube for forming a low-temperature passage is extended (see, for example, Patent Document 1).
このような構造において、熱交換時に発生する耐火材と伝熱管との間の熱膨張差の問題はないが、耐火材と伝熱管との間に空気層があり、熱伝達効率が悪いという問題がある。 In such a structure, there is no problem of the difference in thermal expansion between the refractory material and the heat transfer tube that occurs during heat exchange, but there is an air layer between the refractory material and the heat transfer tube, resulting in poor heat transfer efficiency. There is.
また、他の熱交換装置としては、高温通路形成用筒状壁体が、耐火材製内壁および断熱材製外壁よりなる二重壁構造によって形成されており、内壁外面および外壁内面の双方に、切欠が互いに相対させられるように形成されており、双方の切欠の合体によって形成されたスペースに、内壁軸方向にのびた低温通路形成用金属製伝熱管が通されているものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, as another heat exchange device, the high-temperature passage forming cylindrical wall body is formed by a double wall structure including an inner wall made of a refractory material and an outer wall made of a heat insulating material, both on the inner wall outer surface and the outer wall inner surface, It is known that notches are formed to be opposed to each other, and a metal heat transfer tube for forming a low-temperature passage extending in the axial direction of the inner wall is passed through a space formed by the combination of both notches ( For example, see Patent Document 2.)
このような構造において、内壁および外壁の温度差に基づいて、伝熱管の内面側と外面側で温度差が発生し、そのために伝熱管に歪みが生じる。その結果、この歪みを吸収しきれずに耐火材が割れ、耐火材の割れ目から高温ガス(排ガス)が侵入して伝熱管を腐食させるという問題がある。 In such a structure, based on the temperature difference between the inner wall and the outer wall, a temperature difference is generated between the inner surface side and the outer surface side of the heat transfer tube, which causes distortion in the heat transfer tube. As a result, there is a problem that the refractory material breaks without being able to absorb this strain, and high temperature gas (exhaust gas) enters from the cracks of the refractory material and corrodes the heat transfer tube.
この発明の目的は、伝熱管の熱膨張による変形を吸収することができる熱交換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a heat exchange device that can absorb deformation due to thermal expansion of a heat transfer tube.
この発明による熱交換装置は、垂直状高温通路の軸線を中心とする円周上に、同軸線と平行にのびた複数の低温通路形成用金属製伝熱管が隣り合う者同士間に間隔をおいて一列に配列されており、同伝熱管列を挟んでその両側に垂直筒状耐火材製内壁および垂直筒状断熱材製外壁が互いに間隔をおいてそれぞれ設けられており、内壁および外壁間における各伝熱管の周囲に粒子状熱媒体が充填されているものである。 In the heat exchange device according to the present invention, a plurality of metal heat transfer tubes for forming a low temperature passage extending parallel to the coaxial line are spaced apart from each other on a circumference centering on the axis of the vertical high temperature passage. It is arranged in a row, and a vertical cylindrical refractory inner wall and a vertical cylindrical heat insulating outer wall are provided on both sides of the same heat transfer tube row, spaced from each other, and each between the inner wall and the outer wall The heat transfer tube is filled with a particulate heat medium.
この発明による熱交換装置では、伝熱管の熱膨張による変形が内壁の耐火材に拘束されずに、その変形を熱媒体によって吸収することができる。 In the heat exchange device according to the present invention, the deformation due to the thermal expansion of the heat transfer tube is not restricted by the refractory material on the inner wall, and the deformation can be absorbed by the heat medium.
さらに、熱媒体は、球状セラミックであり、セラミックの粒子径は、0.125〜3mmであることが好ましい。 Furthermore, the heat medium is a spherical ceramic, and the particle diameter of the ceramic is preferably 0.125 to 3 mm.
セラミックは、例えば、アルミナオキサイド、シリコンカーバイトであって、非常に硬く、耐摩耗性に優れ、高温雰囲気下で使用しうるものであことが望ましい。 The ceramic is preferably, for example, alumina oxide or silicon carbide, which is very hard, has excellent wear resistance, and can be used in a high temperature atmosphere.
また、熱媒体は、球状ケイ砂であり、ケイ砂の粒子径は、0.3〜0.6mmであってもよい。 The heat medium may be spherical silica sand, and the particle diameter of the silica sand may be 0.3 to 0.6 mm.
この発明によれば、伝熱管の熱膨張による変形が耐火材に拘束されずに伝熱管の変形を吸収することが可能となる。 According to this invention, it becomes possible to absorb the deformation | transformation of a heat exchanger tube, without the deformation | transformation by thermal expansion of a heat exchanger tube being restrained by a refractory material.
図1を参照すると、熱交換装置は、内側に高温ガスHが流される垂直筒状壁体11と、壁体11外面に被覆されている金属製垂直筒状ケーシング12と、壁体11の周方向に等間隔で並ぶように壁体11に貫通させられかつ内部に低温ガスLが流される複数の金属製垂直状伝熱管13とよりなる。
Referring to FIG. 1, the heat exchanging device includes a vertical
壁体11は、二重壁構造よりなるものであって、伝熱管13を高温ガスHの腐食成分から保護するための耐火材製内壁21と、内壁21に対して伝熱管13を通すためのスペース23をおいて相対させられている断熱材製外壁22と、同スペース23における伝熱管13の周囲に充填されている球状セラミック製熱媒体24とよりなる。
The
ケーシング12外面の上端部を円環状排気ヘッダ31が、その下端部を円環状給気ヘッダ32がそれぞれ取り囲んでいる。排気ヘッダ31および給気ヘッダ32には各伝熱管13の上下に対応する端部が連通させられている。
An
図2に示すように、ケーシング12の内面には複数の金属製アンカー41がケーシング12の周方向に伝熱管13の間隔と同間隔で固定されている。アンカー41は、Y字状をなすものであって、ケーシング12内面から半径方向内向きにのびかつ隣り合う2つの伝熱管13間において熱媒体に通されている直線部41aと、直線部41aの内端にこれと一体的に設けられかつ内壁21内に埋設されている二股状部41bとよりなる。
As shown in FIG. 2, a plurality of
廃棄物を燃焼させて生じた高温ガスHは、内壁21の内側を通される。低温ガスLは、伝熱管13内を通され、高温ガスHの熱を吸収して熱交換される。伝熱管13の内面側および外面側では温度差が生じ、そのため、伝熱管13に歪みが発生する。
The hot gas H generated by burning the waste is passed through the
伝熱管13の周囲には熱媒体24が充満させられているので、伝熱管の熱膨張によって変形させられたとしても、その変形は熱媒体によって吸収されることで、耐火材の割れを防止できる。
Since the
上記熱交換器の製造手順を以下に説明する。 The manufacturing procedure of the heat exchanger will be described below.
a) ケーシング12、伝熱管13、排気ヘッダ31、給気ヘッダ32をそれぞれ所定位置にセットする。
a) The
b) ケーシング12の内面に、外壁22となる断熱材を貼り付ける。
b) A heat insulating material to be the
c) 外壁22の内面となるべきか所に金網製内型枠をセットする。
c) Set the inner formwork made of wire mesh where it should be the inner surface of the
d) アンカー41を所定位置にセットする。
d) Set the
e) 外壁22の外面となるべきか所に木枠製外型枠をセットする。
e) Set the wooden formwork outside the
f) 内型枠および外型枠間に、外壁22となるべき耐火材を流し込み、所定期間養生する。この後、内型枠は耐火材に埋めた状態で残すが、耐火材から外型枠は取り外す。
f) Pour a refractory material to be the
g) 断熱材および耐火材間に熱媒体を充填する。 g) Fill heat medium between insulation and refractory.
h) 耐火材を焼結させるために乾燥焚きをする。
h) Dry fire to sinter the refractory material.
この発明による熱交換装置は、伝熱管の温度差による歪みを吸収し、耐火材の割れを防止できることを達成するのに適している。 The heat exchanging device according to the present invention is suitable for achieving the ability to absorb the distortion due to the temperature difference of the heat transfer tubes and prevent the refractory material from cracking.
13 伝熱管
21 内壁
22 外壁
24 熱媒体
13 Heat transfer tube
21 inner wall
22 Exterior wall
24 Heat medium
Claims (3)
Priority Applications (1)
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JP2011088991A JP2012220154A (en) | 2011-04-13 | 2011-04-13 | Heat exchanger |
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- 2011-04-13 JP JP2011088991A patent/JP2012220154A/en active Pending
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