JP2015108475A - 熱交換器及びボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器及びボイラにおいて、伝熱管内への異物の侵入を抑制することで信頼性を向上させる。
【解決手段】蒸気が供給される入口管寄せ６１と、熱交換した蒸気を排出する出口管寄せ６２と、入口管寄せ６１と出口管寄せ６２を連結するように入口管寄せ６１及び出口管寄せ６２の長手方向に列設される複数の伝熱管６３と、入口管寄せ６１内に設けられて伝熱管６３内への異物の侵入を阻止可能な抵抗部材としての堰部材６３ａとを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料と空気を燃焼させることで蒸気を生成するボイラにて、排ガスとの熱交換で蒸気を生成可能な熱交換器、並びに、この熱交換器を有するボイラに関するものである。

火力発電プラントにて、例えば、石炭焚きボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に燃焼バーナが上下方向に複数段にわたって配置されている。そして、火炉は、上部に煙道が設けられており、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器が設けられている。そのため、火炉での燃焼により発生した排ガスと伝熱管内を流れる水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができ、この蒸気を蒸気タービンに供給して駆動することで発電可能となっている。

このようなボイラにて、過熱器、再熱器、節炭器は、入口管寄せと出口管寄せを複数のＵ字形状をなす伝熱管により連結されて構成されている。蒸気（水）が入口管寄せから多数の伝熱管を流れて出口管寄せに流出するとき、煙道を流れる排ガスの熱を回収することで過熱される。

このようなボイラとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたボイラ伝熱管の異物捕集装置は、垂直に設けられた蒸気流路管の下端より所定距離上方位置に連絡管を接続し、蒸気流が連絡管を経て蒸気流路管を上昇するように構成し、伝熱管入口管寄の下端にスケールタンクを設け、伝熱管入口管寄を落下するスケールをスケールタンクに捕集するものである。

特開２０１１−１６９５４２号公報

ところで、蒸気が過熱器、再熱器、節炭器などを流動する間、壁面から剥離したスケールなどの異物が混入することがある。蒸気に異物が混入すると、蒸気が入口管寄せから伝熱管を介して出口管寄せに流れるとき、異物が伝熱管内に流入して留まり、この伝熱管の一部を閉塞してしまうおそれがある。伝熱管は、流路に異物が詰まると、蒸気の流量が低下して熱回収量が減少し、高温化してしまう。すると、伝熱管の温度が異常に上昇し、劣化してしまうおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管内への異物の侵入を抑制することで信頼性を向上させる熱交換器及びボイラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の熱交換器は、流体が供給される入口管寄せと、熱交換した流体を排出する出口管寄せと、前記入口管寄せと前記出口管寄せを連結するように前記入口管寄せ及び前記出口管寄せの長手方向に列設される複数の伝熱管と、前記入口管寄せ内に設けられて前記伝熱管内への異物の侵入を阻止可能な抵抗部材と、を有することを特徴とするものである。

従って、流体が入口管寄せに供給され、この入口管寄せから複数の伝熱管を通って出口管寄せに流出するとき、伝熱管内を流れる流体と伝熱管の外側を流れる熱交換媒体との間で熱交換が行われる。このとき、入口管寄せに供給された流体に異物が混入していると、この異物は、抵抗部材により伝熱管内への侵入が阻止されることとなり、伝熱管内の閉塞を防止して信頼性を向上することができる。

本発明の熱交換器では、前記抵抗部材は、前記入口管寄せにおける前記伝熱管の連通部の周囲に設けられる堰部材を有することを特徴としている。

従って、入口管寄せにおける伝熱管の連通部の周囲に堰部材を設けることで、簡単に異物による伝熱管内の閉塞を防止することができる。

本発明の熱交換器では、前記伝熱管の端部が前記入口管寄せ内に突出することで前記堰部材が形成されることを特徴としている。

従って、入口管寄せ内に対する伝熱管の連結位置を調整することで、容易に堰部材を形成することができ、高コスト化を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記入口管寄せは、外側に突出してリング形状をなす連結部に前記伝熱管が連結され、前記堰部材は、リング形状をなして前記連結部から内側に突出して設けられることを特徴としている。

従って、入口管寄せと伝熱管との連結構造に変更することなく、堰部材を連結部の内側に突出して設けるだけでよく、既存の構成をそのままとして変更点の増加を抑制することで、高コスト化を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記抵抗部材は、前記入口管寄せにおける前記伝熱管の連通部に設けられるストレーナを有することを特徴としている。

従って、入口管寄せにおける伝熱管の連通部にストレーナを設けるだけでよく、構造の複雑化及び高コスト化を抑制することができる。

本発明の熱交換器では、前記抵抗部材は、前記入口管寄せにおける流体入口部と前記伝熱管の連通部との間に設けられる邪魔板を有することを特徴としている。

従って、入口管寄せの流体入口部と伝熱管の連通部との間に邪魔板を設けることで、流体入口部から入口管寄せに流入した流体に異物が混入していると、この異物が邪魔板に排除されて直接伝熱管に流入することはなく、異物による伝熱管内の閉塞を防止することができる。

本発明の熱交換器では、前記入口管寄せの下部に異物回収部が設けられることを特徴としている。

従って、抵抗部材により伝熱管内への流入が阻止された異物は、異物回収部に回収されることとなり、異物による伝熱管内の閉塞を防止することができる。

また、本発明のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、燃料を前記火炉内に向けて吹き込む燃焼装置と、前記火炉の煙道に設けられて排ガスの熱を回収して過熱蒸気を生成する前記熱交換器と、を有することを特徴とするものである。

従って、燃料を火炉内に向けて吹き込んで燃焼することで排ガスが生成され、熱交換器は、この排ガスの熱を回収して蒸気を生成する。このとき、入口管寄せに供給された流体に異物が混入していると、この異物は、抵抗部材により伝熱管内への侵入が阻止されることとなり、伝熱管内の閉塞を防止して信頼性を向上することができる。

本発明の熱交換器及びボイラによれば、入口管寄せ内に伝熱管内への異物の侵入を阻止可能な抵抗部材を設けるので、入口管寄せに供給された流体に異物が混入していると、この異物は、抵抗部材により伝熱管内への侵入が阻止されることとなり、伝熱管内の閉塞を防止して信頼性を向上することができる。

図１は、第１実施形態のボイラを表す概略構成図である。 図２は、過熱器を表す正面図である。 図３は、過熱器を表す側面図である。 図４は、入口管寄せと伝熱管の連結部を表す一部断面図である。 図５は、第２実施形態の過熱器における入口管寄せと伝熱管の連結部を表す一部断面図である。 図６は、第３実施形態の過熱器における入口管寄せと伝熱管の連結部を表す一部断面図である。 図７は、第４実施形態の過熱器における入口管寄せと伝熱管の連結部を表す一部断面図である。 図８は、第５実施形態の過熱器における入口管寄せと伝熱管の連結部を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器及びボイラの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のボイラを表す概略構成図である。

第１実施形態のボイラは、石炭を粉砕した微粉炭を燃料として用い、この微粉炭をそれぞれ燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。なお、本発明は、この形式のボイラに限定されるものではなく、燃料として微粉炭以外の燃料を使用してもよい。

この第１実施形態において、図１に示すように、ボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁が伝熱管により構成されている。

燃焼装置１２は、この火炉１１を構成する火炉壁（伝熱管）の下部に設けられている。この燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５を有している。本実施形態にて、この燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、周方向に沿って４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って５セット、つまり、５段配置されている。なお、火炉の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの実施形態に限定されるものではない。

燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を介して微粉炭機（ミル）３１，３２，３３，３４，３５に連結されている。この微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５は、図示しないが、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブルが駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に対向して複数の粉砕ローラが粉砕テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。従って、石炭が複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、ここで所定の大きさまで粉砕され、搬送用空気（１次空気）により分級された微粉炭を微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０から燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができる。

そして、火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト３７の一端部が連結されており、この空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が装着されている。従って、送風機３８により送られた燃焼用空気（２次空気）を空気ダクト３７から風箱３６に供給し、この風箱３６から各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができる。

なお、本実施形態の燃焼装置１２を構成する各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、中心部に油燃料を噴射可能な油ノズルと、この油ノズルの外側に微粉燃料混合気を噴射可能な燃料ノズルと、この燃料ノズルの外側に２次空気を噴射可能な２次空気ノズルと、この２次空気ノズルの外側に３次空気を噴射可能な３次空気ノズルとを有している。従って、ボイラ起動時に、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、油燃料を火炉１１内に噴射して火炎を形成し、その後、微粉燃料混合気と２次空気及び３次空気を火炉１１内に噴射して火炎を形成している。

火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置より上方に追加空気噴射装置４１が設けられており、この追加空気噴射装置４１に空気ダクト３７から分岐した分岐空気ダクト４２の端部が連結されている。従って、送風機３８により送られた燃焼用空気（２次空気）を分岐空気ダクト４２から追加空気噴射装置４１に供給することができる。

また、火炉１１は、上部に煙道５０が連結されており、この煙道５０に、対流伝熱部（熱交換器）として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）５１，５２、再熱器５３，５４、節炭器（エコノマイザ）５５，５６，５７が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。

煙道５０は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管５８が連結されている。この排ガス管５８は、空気ダクト３７との間にエアヒータ５９が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、排ガス管５８を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給する燃焼用空気を昇温することができる。

なお、排ガス管５８は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。

このように構成されたボイラ１０にて、微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５が駆動すると、供給された石炭が粉砕され、生成された微粉炭が搬送用空気により微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を通して燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト３７から風箱３６を介して各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。

すると、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と搬送用空気とが混合した第１微粉燃料混合気を火炉１１の燃焼領域Ａに吹き込むと共に燃焼用空気を火炉１１の燃焼領域Ａに吹き込み、このときに着火することでこの燃焼領域Ａに第１火炎旋回流を形成する。また、追加空気噴射装置４１は、追加空気を火炉１１における第１火炎旋回流及び還元領域Ｂの上方に吹き込み、燃焼制御を行う。この火炉１１では、微粉燃料混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎旋回流が生じ、燃焼領域Ａで火炎旋回流が生じると、火炉１１内を燃焼ガス（排ガス）が旋回しながら上昇して還元領域Ｂに至る。

このとき、火炉１１にて、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、燃焼領域Ａの上方の還元領域Ｂが還元雰囲気に保持される。そのため、微粉燃料混合気の燃焼により発生したＮＯｘがこの還元領域Ｂで還元される。そして、追加空気噴射装置４１は、火炉１１内における還元領域Ｂの上方に追加空気を吹き込む。すると、還元領域Ｂにて、排ガスと追加空気が反応することで微粉燃料の酸化燃焼が完結され、微粉燃料の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。

そして、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器５５，５６，５７によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器５１，５２に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器５１，５２で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器５３，５４に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。

その後、煙道５０の節炭器５５，５６，５７を通過した排ガスは、排ガス管５８にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。

ここで、上述したボイラ１０における過熱器５１について詳細に説明する。図２は、過熱器を表す正面図、図３は、過熱器を表す側面図、図４は、入口管寄せと伝熱管の連結部を表す一部断面図である。

図２及び図３に示すように、過熱器５１は、入口管寄せ６１と出口管寄せ６２と複数の伝熱管６３とを有している。入口管寄せ６１は、円筒部における長手方向の両端部が閉塞された中空形状をなし、上部に蒸気ライン（図示略）から蒸気を供給する蒸気配管７１の下流側端部が連結されている。出口管寄せ６２は、入口管寄せ６１と同様に、円筒部における長手方向の両端部が閉塞された中空形状をなし、上部に生成した過熱蒸気を排出する蒸気連絡管７２の上流側端部が連結されている。入口管寄せ６１と出口管寄せ６２は、並行をなすように水平方向に並んで配置されている。

複数の伝熱管６３は、所定長さを有してＵ字形状をなし、一端部が入口管寄せ６１の下部に連結され、他端部が出口管寄せ６２の下部に連結されている。この複数の伝熱管６３は、入口管寄せ６１と出口管寄せ６２を連結するように各管寄せ６１，６２の長手方向に所定間隔を空けて列設されている。なお、図３及び図４には、伝熱管６３を各管寄せ６１，６２の長手方向に沿って複数連結したが、伝熱管６３を各管寄せ６１，６２の下部の周方向に沿って複数連結してもよい。

図４に示すように、過熱器５１は、入口管寄せ６１内に各伝熱管６３内への異物Ｓの侵入を阻止可能な抵抗部材が設けられている。即ち、入口管寄せ６１は、円筒部６１ａと、この円筒部６１ａにおける長手方向の両端部に固定される蓋部６１ｂとにより構成され、内部に中空部Ｈが形成されている。入口管寄せ６１は、円筒部６１ａの下部に開口を形成するようにリング形状をなす連結部６１ｃが外側に突出するように形成されている。

伝熱管６３は、一端部が入口管寄せ６１の連結部６１ｃ内に嵌合し、溶接により固定されている。この場合、伝熱管６３は、一端部が連結部６１ｃから入口管寄せ６１内に突出することで、伝熱管６３は、一端部が堰部材６３ａとして形成される。即ち、抵抗部材としての堰部材（伝熱管６３の一端部）６３ａは、入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部の周囲に設けられることとなる。

そのため、図２及び図３に示すように、蒸気配管７１から過熱器５１の入口管寄せ６１に供給された蒸気（流体）は、複数の伝熱管６３を通って出口管寄せ６２に移動するとき、外部の排ガスの熱を回収することで過熱される。このとき、図４に示すように、入口管寄せ６１に供給された蒸気にスケールなどの異物Ｓが混入していると、この異物Ｓは、入口管寄せ６１内に流入した後、内面に沿って下降する。しかし、入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部の周囲に堰部材（伝熱管６３の一端部）６３ａが設けられているため、異物Ｓは、この堰部材６３ａに堰き止められて伝熱管６３内への侵入が阻止される。

このように第１実施形態の過熱器にあっては、蒸気が供給される入口管寄せ６１と、熱交換した蒸気を排出する出口管寄せ６２と、入口管寄せ６１と出口管寄せ６２を連結するように入口管寄せ６１及び出口管寄せ６２の長手方向に列設される複数の伝熱管６３と、入口管寄せ６１内に設けられて伝熱管６３内への異物の侵入を阻止可能な抵抗部材としての堰部材６３ａとを設けている。

従って、蒸気が入口管寄せ６１に供給され、この蒸気に異物Ｓが混入していたとしても、この異物Ｓは、堰部材６３ａにより伝熱管６３内への侵入が阻止されることとなり、異物Ｓによる伝熱管６３内の閉塞を防止し、過熱器５１の信頼性を向上することができる。

第１実施形態の過熱器では、堰部材６３ａを入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部の周囲に設けている。従って、簡単に異物Ｓによる伝熱管６３内の閉塞を防止することができる。

第１実施形態の過熱器では、伝熱管６３の一端部を入口管寄せ６１内に突出することで堰部材６３ａを形成している。従って、入口管寄せ６１内に対する伝熱管６３の連結位置を調整することで、容易に堰部材６３ａを形成することができ、高コスト化を抑制することができる。

また、第１実施形態のボイラにあっては、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉１１と、燃料を火炉１１内に向けて吹き込む燃焼装置１２と、火炉１１の煙道５０に設けられて排ガスの熱を回収して過熱蒸気を生成する過熱器５１を設けている。

従って、燃焼装置１２が固体燃料と燃焼用空気を混合した燃料ガスを火炉１１内に向けて吹き込んで燃焼することで排ガスが生成され、過熱器５１は、この排ガスの熱を回収して過熱蒸気を生成する。このとき、入口管寄せ６１に供給された蒸気に異物Ｓが混入していたとしても、この異物Ｓは、堰部材６３ａにより伝熱管６３内への侵入が阻止されることとなり、異物Ｓによる伝熱管６３内の閉塞を防止し、過熱器５１の信頼性を向上することができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の過熱器における入口管寄せと伝熱管の連結部を表す一部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図５に示すように、入口管寄せ６１は、上部に蒸気を供給する蒸気配管７１が連結されている。入口管寄せ６１は、円筒部６１ａの下部に開口を形成するようにリング形状をなす連結部６１ｃが外側に突出するように形成されている。伝熱管６３は、一端部６３ａが入口管寄せ６１の連結部６１ｃに嵌合し、溶接により固定されている。

また、入口管寄せ６１は、リング形状をなす堰部材６４が連結部６１ｃから内側に突出して設けられている。即ち、抵抗部材としての堰部材６４は、入口管寄せ６１の内側に連結部６１ｃと同心状をなして配置され、溶接により固定されることで、入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部の周囲に設けられることとなる。

そのため、蒸気配管７１から入口管寄せ６１に供給された蒸気（流体）にスケールなどの異物Ｓが混入していると、この異物Ｓは、入口管寄せ６１内に流入した後、内面に沿って下降する。しかし、入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部の周囲に堰部材６４が設けられているため、異物Ｓは、この堰部材６４に堰き止められて伝熱管６３内への侵入が阻止される。

このように第２実施形態の過熱器にあっては、入口管寄せ６１は、外側に突出してリング形状をなす連結部６１ｃが形成され、この連結部６１ｃに伝熱管６３が連結される一方、連結部６１ｃから内側に突出してリング形状をなす堰部材６４が固定されている。

従って、蒸気が入口管寄せ６１に供給され、この蒸気に異物Ｓが混入していたとしても、この異物Ｓは、堰部材６４により伝熱管６３内への侵入が阻止されることとなり、異物Ｓによる伝熱管６３内の閉塞を防止し、過熱器５１の信頼性を向上することができる。また、入口管寄せ６１と伝熱管６３との連結構造に変更することなく、堰部材６４を連結部６１ｃの内側に突出して設けるだけでよく、既存の構成をそのままとして変更点の増加を抑制することで、高コスト化を抑制することができる。

［第３実施形態］
図６は、第３実施形態の過熱器における入口管寄せと伝熱管の連結部を表す一部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態において、図６に示すように、入口管寄せ６１は、上部に蒸気を供給する蒸気配管７１が連結されている。入口管寄せ６１は、円筒部６１ａの下部に開口を形成するようにリング形状をなす連結部６１ｃが外側に突出するように形成されている。伝熱管６３は、一端部６３ａが入口管寄せ６１の連結部６１ｃの端面に密着し、溶接により固定されている。

また、入口管寄せ６１は、三角錐形状をなすストレーナ（抵抗部材）６５が連結部６１ｃから内側に突出して設けられている。このストレーナ６５は、網目状をなし、上方に突出することで十分に大きな表面積を確保している。

そのため、蒸気配管７１から入口管寄せ６１に供給された蒸気（流体）にスケールなどの異物Ｓが混入していると、この異物Ｓは、入口管寄せ６１内に流入した後、内面に沿って下降する。しかし、入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部にストレーナ６５が設けられているため、異物Ｓは、このストレーナ６５に止められて伝熱管６３内への侵入が阻止される。

このように第３実施形態の過熱器にあっては、入口管寄せ６１は、抵抗部材としてのストレーナ６５を入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部に設けている。

従って、蒸気が入口管寄せ６１に供給され、この蒸気に異物Ｓが混入していたとしても、この異物Ｓは、ストレーナ６５により伝熱管６３内への侵入が阻止されることとなり、異物Ｓによる伝熱管６３内の閉塞を防止し、過熱器５１の信頼性を向上することができる。また、入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部にストレーナ６５を設けるだけでよく、構造の複雑化及び高コスト化を抑制することができる。

［第４実施形態］
図７は、第４実施形態の過熱器における入口管寄せと伝熱管の連結部を表す一部断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第４実施形態において、図７に示すように、入口管寄せ６１は、上部に蒸気を供給する蒸気配管７１が連結されている。入口管寄せ６１は、円筒部６１ａの下部に開口を形成するようにリング形状をなす連結部６１ｃが外側に突出するように形成されている。伝熱管６３は、一端部６３ａが入口管寄せ６１の連結部６１ｃに嵌合し、溶接により固定されている。この場合、伝熱管６３は、一端部が連結部６１ｃから入口管寄せ６１内に突出することで、伝熱管６３の一端部が堰部材６３ａとして形成される。

また、入口管寄せ６１は、抵抗部材として、蒸気配管７１の連通部（蒸気入口部）と伝熱管６３の連結部（連通部）６１ｃとの間に邪魔板８１が設けられている。この邪魔板８１は、入口管寄せ６１内の上方の内側で、円筒部６１ａと同様に湾曲した形状をなしている。そして、邪魔板８１は、入口管寄せ６１内の長手方向に沿って配置され、円筒部６１ａの上部内面から取付部材８２により垂下するように固定されている。

そのため、蒸気配管７１から入口管寄せ６１に供給された蒸気にスケールなどの異物Ｓが混入していると、この異物Ｓは、入口管寄せ６１内に流入した後、邪魔板８１に沿って案内され、入口管寄せ６１の下部内面に沿って下降する。しかし、入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部の周囲に堰部材（伝熱管６３の一端部）６３ａが設けられているため、異物Ｓは、この堰部材６３ａに堰き止められて伝熱管６３内への侵入が阻止される。

このように第４実施形態の過熱器にあっては、入口管寄せ６１内に伝熱管６３の一端部を突出させて固定することで、この一端部が抵抗部材としての堰部材６３ａを形成すると共に、入口管寄せ６１における蒸気配管７１の連結部と伝熱管６３の連結部６１ｃとの間に邪魔板８１を設けている。

従って、蒸気が入口管寄せ６１に供給され、この蒸気に異物Ｓが混入していたとしても、この異物Ｓは、邪魔板８１に排除されて直接伝熱管６３に流入することはなく、また、異物Ｓが入口管寄せ６１の内面に落下しても、この異物Ｓは、堰部材６３ａにより伝熱管６３内への侵入が阻止されることとなる。

［第５実施形態］
図８は、第５実施形態の過熱器における入口管寄せと伝熱管の連結部を表す概略図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第５実施形態において、図８に示すように、入口管寄せ６１は、上部に蒸気を供給する蒸気配管７１が連結され、下部に複数の伝熱管６３が連結されている。入口管寄せ６１は、図示しないが、上述したいずれかの実施形態の抵抗部材が設けられている。

また、入口管寄せ６１は、下部に異物回収部９１が設けられている。この異物回収部９１は、入口管寄せ６１の下部における各伝熱管６３の間に固定されており、入口管寄せ６１の下部に凹部（ポケット）として形成されている。

そのため、蒸気配管７１から入口管寄せ６１に供給された蒸気にスケールなどの異物が混入していると、この異物は、入口管寄せ６１内に流入した後、内面に沿って下降する。しかし、入口管寄せ６１における伝熱管６３の連通部の周囲に抵抗部材（図示略）が設けられているため、異物は、この抵抗部材に堰き止められて伝熱管６３内への侵入が阻止される。そして、この異物は、異物回収部９１に回収される。

このように第５実施形態の過熱器にあっては、入口管寄せ６１内に伝熱管６３内への異物の侵入を阻止可能な抵抗部材を設けると共に、入口管寄せ６１の下部に異物回収部９１を設けている。

従って、蒸気が入口管寄せ６１に供給され、この蒸気に異物が混入していたとしても、この異物は、抵抗部材により伝熱管６３内への侵入が阻止されることとなる。また、この抵抗部材により伝熱管６３内への流入が阻止された異物は、異物回収部９１に回収されることとなり、異物による伝熱管６３内の閉塞を防止することができる。

なお、上述した実施形態では、入口管寄せ６１に対して連結部６１ｃを一体に設けたが、別体に設けて溶接により固定してもよい。また、入口管寄せ６１に対して堰部材６４を別体に設けて溶接により固定したが、一体に設けてもよい。また、上述した実施形態では、１個の伝熱管に対して１個の抵抗部材を設けたが、複数の伝熱管に対して１個の抵抗部材を設けてもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の熱交換器を過熱器として説明したが、再熱器や節炭器に適用してもよい。また、本発明の熱交換器を微粉炭焚きボイラに適用したが、この形式のボイラに限定されるものではなく、他のボイラであってもよく、燃料も石炭に限らず、油やバイオマスなどを用いてもよい。

１０ ボイラ
１１ 火炉
１２ 燃焼装置
２１，２２，２３，２４，２５ 燃焼バーナ
５０ 煙道
５１，５２ 過熱器（熱交換器）
５３，５４ 再熱器（熱交換器）
５５，５６，５７ 節炭器（熱交換器）
６１ 入口管寄せ
６２ 出口管寄せ
６３ 伝熱管
６３ａ 一端部、堰部材（抵抗部材）
６４ 堰部材（抵抗部材）
８１ 邪魔板（抵抗部材）
９１ 異物回収部

Claims (8)

1. 流体が供給される入口管寄せと、
   熱交換した流体を排出する出口管寄せと、
   前記入口管寄せと前記出口管寄せを連結するように前記入口管寄せ及び前記出口管寄せの長手方向に列設される複数の伝熱管と、
   前記入口管寄せ内に設けられて前記伝熱管内への異物の侵入を阻止可能な抵抗部材と、
   を有することを特徴とする熱交換器。
2. 前記抵抗部材は、前記入口管寄せにおける前記伝熱管の連通部の周囲に設けられる堰部材を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記伝熱管の端部が前記入口管寄せ内に突出することで前記堰部材が形成されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記入口管寄せは、外側に突出してリング形状をなす連結部に前記伝熱管が連結され、前記堰部材は、リング形状をなして前記連結部から内側に突出して設けられることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
5. 前記抵抗部材は、前記入口管寄せにおける前記伝熱管の連通部に設けられるストレーナを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 前記抵抗部材は、前記入口管寄せにおける流体入口部と前記伝熱管の連通部との間に設けられる邪魔板を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 前記入口管寄せの下部に異物回収部が設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
8. 中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、
   燃料を前記火炉内に向けて吹き込む燃焼装置と、
   前記火炉の煙道に設けられて排ガスの熱を回収して過熱蒸気を生成する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の熱交換器と、
   を有することを特徴とするボイラ。

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