JP2020026939A - Heat exchanger - Google Patents

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Abstract

To restrain corrosion in heat transfer pipes in heat exchangers while restraining an increase in cost.SOLUTION: Heat exchangers (4 and 8) comprise: wall parts (44, 35, and 49) separating an interior in which fluid flows, and an exterior; corrosion-resistant coatings (61) applied to outer surfaces of heat transfer pipes (11 and 12); protective members (62) housing interior side end parts (61a) of the corrosion-resistant coatings (61) in the interior, and protecting end parts of the heat transfer pipes (11 and 12); and surrounding members (63) surrounding the outer surfaces of the heat transfer pipes (11 and 12) between the interior side end parts (61a) of the corrosion-resistant coatings (61) and the wall parts (44, 35, and 49), and having corrosion resistance.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、流体中に設置されて流体との間で熱交換を行う熱交換器に係り、特に、ボイラ等の燃焼設備から排出される排ガス中で使用される熱交換器に関する。   The present invention relates to a heat exchanger installed in a fluid and performing heat exchange with the fluid, and more particularly to a heat exchanger used in exhaust gas discharged from combustion equipment such as a boiler.

火力発電所におけるボイラ等において、排出される排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器、いわゆる、GGH(ガスガスヒータ)が設置されているものが公知である。なお、GGHは、排ガスに熱を与えて排ガスの温度を上昇させる場合にも、排ガスから熱を吸収して排ガスの温度を低下させる場合にも使用される。なお、GGHにはユングストローム型のように蓄熱を利用した回転再生式熱交換器もあるが、本発明では対象とせず、排ガスからの熱回収及び再加熱を行う箇所にそれぞれ伝熱管(チューブ)を設置し、熱媒がその管内を循環し熱交換する方式を対象とする。   BACKGROUND ART In a boiler or the like in a thermal power plant, there is known a heat exchanger that performs heat exchange with discharged exhaust gas, that is, a so-called GGH (gas gas heater). Note that GGH is used both when heat is applied to the exhaust gas to increase the temperature of the exhaust gas, and when heat is absorbed from the exhaust gas to lower the temperature of the exhaust gas. In addition, there is a rotary regeneration type heat exchanger utilizing heat storage, such as a Jungstrom type, in the GGH, but it is not included in the present invention, and a heat transfer tube (tube) is provided at each point where heat recovery from exhaust gas and reheating are performed. Is installed, and the heat medium circulates through the tube and exchanges heat.

図8は従来の熱交換器の説明図である。
図8において、従来の熱交換器01では、ケーシング02を貫通してチューブ03が配置されている。チューブ03の一端には、ケーシング02の外側で、ヘッダ04が接続されている。したがって、ヘッダ04からチューブ03に熱媒が供給され、ケーシング02の内側の排ガスの流路(空間)06において、排ガスとの間で熱交換が行われる。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional heat exchanger.
In FIG. 8, in a conventional heat exchanger 01, a tube 03 is disposed so as to penetrate a casing 02. A header 04 is connected to one end of the tube 03 outside the casing 02. Therefore, the heat medium is supplied from the header 04 to the tube 03, and heat exchange with the exhaust gas is performed in the exhaust gas flow path (space) 06 inside the casing 02.

図8において、ボイラ等の流路06内を流れる排ガス中には、ハロゲン化物(Cl,Brなど)、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)、燃焼灰等が含まれている。したがって、これらが原因でチューブ03が腐食する恐れがある。特に、チューブ03は清掃する際に水洗いされる場合があり、窒素酸化物等が付着したチューブ03に水が付着すると、硝酸等が生成されやすく、腐食が進みやすい問題もある。
よって、チューブ03の外表面には、耐腐食性の被膜(コーティング)03aが施されることが一般的である。このとき、コーティング03aは、腐食の恐れのないケーシング02の外側まで施す必要がない。よって、ケーシング02の内側までしかチューブ03に施す必要がなく、余裕をもって外側までコーティング03aを施すと、高価な耐腐食性のコーティング材料の無駄や費用の増大を招く。
In FIG. 8, the exhaust gas flowing in the flow path 06 of a boiler or the like contains halides (Cl, Br, etc.), nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), combustion ash, and the like. Therefore, the tube 03 may be corroded by these factors. In particular, the tube 03 may be washed with water during cleaning. If water adheres to the tube 03 to which nitrogen oxide or the like has adhered, nitric acid or the like is easily generated, and there is also a problem that corrosion is likely to proceed.
Therefore, the outer surface of the tube 03 is generally provided with a corrosion-resistant film (coating) 03a. At this time, it is not necessary to apply the coating 03a to the outside of the casing 02 where there is no possibility of corrosion. Therefore, it is only necessary to apply the coating 03a to the inside of the casing 02, and if the coating 03a is applied to the outside with a margin, the expensive corrosion-resistant coating material is wasted and the cost is increased.

一方、ケーシング02の内面に合わせてチューブ03にコーティング03aを施した場合、各部品の製造誤差や組立誤差等で、コーティング03aが施されていない部分がケーシング02の内側に発生する場合がある。この場合、コーティング03aが施されていない部分から腐食が進む課題がある。なお、製造誤差等を小さくしようとすれば製造コスト、組立コストが増大する問題があるとともに、誤差を完全になくすことは現実問題として不可能である。   On the other hand, when the coating 03a is applied to the tube 03 in accordance with the inner surface of the casing 02, a part without the coating 03a may be generated inside the casing 02 due to a manufacturing error or an assembly error of each part. In this case, there is a problem that corrosion proceeds from a portion where the coating 03a is not applied. It is to be noted that there is a problem in that an attempt to reduce a manufacturing error or the like increases manufacturing cost and assembly cost, and it is impossible as a practical problem to completely eliminate the error.

本発明は、熱交換器における伝熱管において、費用の増大を抑制しつつ腐食を抑制することを技術的課題とする。   An object of the present invention is to suppress corrosion while suppressing increase in cost in a heat transfer tube in a heat exchanger.

前記技術的課題を解決する請求項1に記載の発明は、流体中に配置され、内部を熱媒が流動可能な伝熱管と、流体の流れる内部と外部と仕切る壁部と、前記伝熱管の外面に施され、且つ、前記壁部の内部側近傍まで施された耐腐食性の被膜と、前記壁部の内部側に配置され、前記耐腐食性の被膜の内部側の端部を内部に収容して、伝熱管の端部を保護する保護部材と、前記耐腐食性の被膜の内部側の端部から前記壁部までの間の伝熱管の外面を囲む囲み部材であって、耐腐食性を有する前記囲み部材と、を備えたことを特徴とする熱交換器である。   The invention according to claim 1 that solves the technical problem is a heat transfer tube that is disposed in a fluid and through which a heat medium can flow, a wall part that separates the inside and the outside where the fluid flows, A corrosion-resistant coating applied to the outer surface and applied to the vicinity of the inner side of the wall, and an inner end of the corrosion-resistant coating disposed on the inner side of the wall, A protective member that accommodates and protects the end of the heat transfer tube, and a surrounding member that surrounds the outer surface of the heat transfer tube between the inner end of the corrosion-resistant coating and the wall portion, And a surrounding member having a property.

請求項2に記載の発明は、前記伝熱管を外側から挟み込んで着脱可能な前記囲み部材を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器である。   The invention according to claim 2 is the heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat transfer tube is provided with the surrounding member detachably sandwiched from outside.

請求項3に記載の発明は、前記保護部材と前記伝熱管との隙間を埋めるように配置された前記囲み部材を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器である。   The invention according to claim 3 is the heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the surrounding member is provided so as to fill a gap between the protection member and the heat transfer tube. .

請求項4に記載の発明は、前記壁部の外側に配置され、前記伝熱管の端部が接続されて、内部を熱媒が流動可能なヘッダと、前記伝熱管と、前記壁部と、前記保護部材と、を有するバンドルが、重力方向に積み重ねられて構成されたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の熱交換器である。   The invention according to claim 4, wherein the header is arranged outside the wall portion, an end of the heat transfer tube is connected, and a heat medium can flow through the inside, the heat transfer tube, the wall portion, The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein bundles having the protective member and the bundle are stacked in the direction of gravity.

請求項5に記載の発明は、重力方向に積み重ねられた複数のバンドルの中で、重力方向の下方に配置された前記バンドルにのみ前記囲み部材が設置されたことを特徴とする請求項4に記載の熱交換器である。   The invention according to claim 5 is characterized in that, in a plurality of bundles stacked in the direction of gravity, the surrounding member is installed only in the bundle arranged below the direction of gravity. A heat exchanger as described.

請求項1記載の発明によれば、伝熱管の端部を保護部材で保護するとともに、耐腐食性の囲み部材で伝熱管の端部を囲むことで、被膜を施す精度や製造誤差、組立誤差を向上させる費用を抑制しつつ、伝熱管の腐食を抑制することができる。   According to the first aspect of the present invention, the end portion of the heat transfer tube is protected by the protection member, and the end portion of the heat transfer tube is surrounded by the corrosion-resistant enclosure member. It is possible to suppress the corrosion of the heat transfer tube while suppressing the cost of improving the heat transfer.

請求項2記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加えて、囲み部材が伝熱管に対して着脱可能な構成であることで、熱交換器のメンテンナンス時に、囲み部材を容易に着脱、交換、清掃することができる。また、囲み部材が設けられていない既設の熱交換器に対して、囲み部材を容易に追加設置することもできる。   According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the surrounding member is configured to be detachable from the heat transfer tube. It can be easily removed, replaced, and cleaned. Further, the surrounding member can be easily added to the existing heat exchanger having no surrounding member.

請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載の発明の効果に加えて、囲み部材で保護部材と伝熱管との隙間を埋めることで、隙間が空いている場合に比べて、保護部材の内側に配置されている伝熱管の腐食をさらに抑制できる。   According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first or second aspect of the present invention, by filling the gap between the protective member and the heat transfer tube with the surrounding member, compared with the case where the gap is open. Thus, corrosion of the heat transfer tube disposed inside the protection member can be further suppressed.

請求項4に記載の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかに記載の発明の効果に加えて、バンドルの数を増減することで、熱交換器の大きさ、規模を容易に変更可能である。   According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of the invention described in any of claims 1 to 3, the size and scale of the heat exchanger can be easily changed by increasing or decreasing the number of bundles. It is possible.

請求項5に記載の発明によれば、請求項4に記載の発明の効果に加えて、重力方向の下側のバンドルに囲み部材を設置することで、流体中の灰が堆積しやすい下側の伝熱管の腐食を抑制できる。また、腐食が進みにくい上側のバンドルに囲み部材を設けないことで、全体の製造コストを削減できる。   According to the invention described in claim 5, in addition to the effect of the invention described in claim 4, by installing the surrounding member in the lower bundle in the direction of gravity, the lower side where ash in the fluid is liable to be deposited is provided. Of the heat transfer tube can be suppressed. In addition, since the surrounding member is not provided in the upper bundle in which corrosion does not easily proceed, the overall manufacturing cost can be reduced.

本発明の熱交換器を含む排煙処理システムの説明図である。It is an explanatory view of a flue gas treatment system including a heat exchanger of the present invention. 本発明の実施例1の熱交換器の説明図である。It is an explanatory view of the heat exchanger of Example 1 of the present invention. 図2の熱交換器の分解図である。FIG. 3 is an exploded view of the heat exchanger of FIG. 2. 実施例1の熱交換器のバンドルの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a bundle of the heat exchanger according to the first embodiment. 実施例1の伝熱管のヘッダ側の要部説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of a main part on the header side of the heat transfer tube of the first embodiment. 実施例1の囲み部材の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a surrounding member according to the first embodiment. 本発明の変更例1の説明図であり、図7(A)は図5に対応する図、図7(B)は図6に対応する図、図7(C)はスリーブにスリットが形成された場合の説明図である。FIG. 7A is a diagram corresponding to FIG. 5, FIG. 7B is a diagram corresponding to FIG. 6, and FIG. 7C is a diagram in which a slit is formed in a sleeve. FIG. 従来の熱交換器の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional heat exchanger.

以下に、本発明の実施の形態を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

図1は本発明の熱交換器を含む排煙処理システムの説明図である。
図1において、実施例1の熱交換器が適用された排煙処理システム(プラント)Sでは、ボイラ1からの排ガスが脱硝装置2に導入され、排ガス中の窒素酸化物が除去された後、空気予熱器(A/H)3においてボイラ1への燃焼用空気と熱交換される。次に、排ガスは、熱交換器の一例としてのGGH熱回収器4に導入されて熱交換(熱回収)が行われる。GGH熱回収器4を通過してガス温度が低下した排ガスは、ガス中の煤塵の電気抵抗値が低下した状態で集塵装置(EP:Electrostatic Precipitator)5に導入され、排ガス中の煤塵の大半が除去される。その後、排ガスはファン6により昇圧されて、湿式排煙脱硫装置(FGD:Flue Gas Desulfurization)7に導入され、気液接触により排ガス中の硫黄酸化物および煤塵の一部が除去される。湿式排煙脱硫装置7において、飽和ガス温度まで冷却された排ガスは、GGH熱回収器4で回収された熱を利用して、ガスガス熱交換器の一例としてのGGH再加熱器8により昇温(熱交換、再加熱)される。GGH再加熱器8を通過した排ガスは煙突9より排出される。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a flue gas treatment system including the heat exchanger of the present invention.
In FIG. 1, in the flue gas treatment system (plant) S to which the heat exchanger of the first embodiment is applied, after the exhaust gas from the boiler 1 is introduced into the denitration device 2 and the nitrogen oxides in the exhaust gas are removed, In the air preheater (A / H) 3, heat is exchanged with combustion air to the boiler 1. Next, the exhaust gas is introduced into a GGH heat recovery device 4 as an example of a heat exchanger, and heat exchange (heat recovery) is performed. Exhaust gas whose gas temperature has decreased after passing through the GGH heat recovery device 4 is introduced into a dust collector (EP: Electrostatic Precipitator) 5 in a state where the electric resistance value of dust in the gas has decreased, and most of the dust in the exhaust gas Is removed. Thereafter, the exhaust gas is pressurized by a fan 6 and introduced into a wet flue gas desulfurization device (FGD) 7 to remove a part of sulfur oxides and dust in the exhaust gas by gas-liquid contact. In the wet flue gas desulfurization device 7, the exhaust gas cooled to the saturated gas temperature is heated by the GGH reheater 8 as an example of the gas gas heat exchanger using the heat recovered by the GGH heat recovery device 4 ( Heat exchange, reheating). The exhaust gas that has passed through the GGH reheater 8 is discharged from the chimney 9.

図2は本発明の実施例1の熱交換器の説明図である。
図3は図2の熱交換器の分解図である。
図2、図3において、GGH熱回収器4は、筐体の一例としてのハウジング31を有する。ハウジング31は、下カバーの一例としての板状の底板32と、背面カバーの一例としての板状の背面板33と、上カバーの一例としての板状の天板34とを有する。ハウジング31の前部には、上下方向に延びるバンドル間カバー35が支持されている。バンドル間カバー35は、上下方向(重力方向)に延びており、左右方向(排ガス(排煙)の流れる方向)に予め設定された間隔をあけて複数配置されている。ハウジング31の内部には、熱交換バンドル41が複数収容される。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exploded view of the heat exchanger of FIG.
2 and 3, the GGH heat recovery device 4 has a housing 31 as an example of a housing. The housing 31 includes a plate-shaped bottom plate 32 as an example of a lower cover, a plate-shaped back plate 33 as an example of a back cover, and a plate-shaped top plate 34 as an example of an upper cover. An inter-bundle cover 35 extending in the vertical direction is supported at the front of the housing 31. The inter-bundle covers 35 extend in the up-down direction (gravity direction), and are arranged at predetermined intervals in the left-right direction (direction in which exhaust gas (smoke exhaust) flows). A plurality of heat exchange bundles 41 are housed inside the housing 31.

図4は実施例1の熱交換器のバンドルの説明図である。
図3、図4において、各熱交換バンドル41は、第1の取付部の一例としての第1のヘッダ42と、第2の取付部の一例としての第2のヘッダ43とを有する。実施例1の第1のヘッダ42および第2のヘッダ43は、上下方向に延びる柱状に形成されている。各ヘッダ42,43は、内部が中空且つ上端および下端が閉塞された形状に形成されており、内部に流動可能な空間が形成されている。また、各ヘッダ42,43には、左右方向に張り出す取付プレート44が支持されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the bundle of the heat exchanger according to the first embodiment.
3 and 4, each heat exchange bundle 41 has a first header 42 as an example of a first attachment portion, and a second header 43 as an example of a second attachment portion. The first header 42 and the second header 43 of the first embodiment are formed in columns extending in the vertical direction. Each of the headers 42 and 43 is formed in a shape in which the inside is hollow and the upper end and the lower end are closed, and a flowable space is formed inside. Each of the headers 42 and 43 supports a mounting plate 44 that extends in the left-right direction.

各ヘッダ42,43の後面には、後方に延びる伝熱管11が支持されている。伝熱管11は、ハウジング31の内部で後端または前端で湾曲して複数回前後方向に往復するように構成されている。なお、各ヘッダ42,43には、上下方向に間隔をあけて複数の伝熱管11が支持されている。各伝熱管11の両端は、ヘッダ42,43に支持されており、ヘッダ42,43から各伝熱管11に熱媒が入出可能に構成されている。
各伝熱管11は、前後方向の中央部において、サポート部材47で支持されている。サポート部材47は、板に、伝熱管11が通過する穴が複数形成された形状に形成されている。したがって、伝熱管11が、ヘッダ42,43のみで片持ち状態で支持されておらず、ヘッダ42,43とサポート部材47で保持されている。なお、サポート部材47は、前後方向および左右方向に1つを図示しているが、伝熱管11の長さに応じて、前後方向に複数枚設けたり、左右方向に複数枚設けたりすることも可能である。
The rear surface of each of the headers 42 and 43 supports a heat transfer tube 11 extending rearward. The heat transfer tube 11 is configured to bend at the rear end or the front end inside the housing 31 and to reciprocate a plurality of times in the front-rear direction. The headers 42 and 43 support a plurality of heat transfer tubes 11 at intervals in the vertical direction. Both ends of each of the heat transfer tubes 11 are supported by headers 42 and 43, and the heat medium can enter and exit the heat transfer tubes 11 from the headers 42 and 43.
Each heat transfer tube 11 is supported by a support member 47 at the center in the front-rear direction. The support member 47 is formed in a shape in which a plurality of holes through which the heat transfer tubes 11 pass are formed in the plate. Therefore, the heat transfer tube 11 is not supported in a cantilever state only by the headers 42 and 43, but is held by the headers 42 and 43 and the support member 47. Although one support member 47 is shown in the front-rear direction and the left-right direction, a plurality of support members 47 may be provided in the front-rear direction or a plurality of support members 47 in the left-right direction depending on the length of the heat transfer tube 11. It is possible.

また、各ヘッダ42,43には、伝熱管11に対応する位置にプラグ孔48が形成されている。プラグ孔48は、前後方向に貫通する孔であり、後端は伝熱管11の入口または出口に接続されている。また、プラグ孔48の前端は、通常の使用時には図示しない栓で塞がれている。伝熱管11のいずれかが故障して熱媒が漏れ出す場合には、プラグ孔48の栓を外し、プラグ孔48を通じて伝熱管11の入口または出口を図示しない閉止栓で塞ぐことで熱媒の漏出を止めることが可能である。   Each of the headers 42 and 43 has a plug hole 48 at a position corresponding to the heat transfer tube 11. The plug hole 48 is a hole that penetrates in the front-rear direction, and has a rear end connected to an inlet or an outlet of the heat transfer tube 11. The front end of the plug hole 48 is closed with a stopper (not shown) during normal use. If any one of the heat transfer tubes 11 breaks down and the heat medium leaks out, the plug of the plug hole 48 is removed, and the inlet or the outlet of the heat transfer tube 11 is closed with a stopper plug (not shown) through the plug hole 48 so that the heat medium is not leaked. It is possible to stop the leak.

各ヘッダ42,43の間には、接続部材の一例としてのケーシング板49が着脱可能に支持されている。ケーシング板49は、ヘッダ42,43の上下方向の高さに対応する高さを有する。ケーシング板49は、取付プレート44に図示しないボルトにより着脱可能に支持されている。なお、ケーシング板49を取付プレート44に対して着脱可能に固定する方法は、ボルトに限定されない。例えば、ボルト止めに代えて、ケーシング板49とヘッダ42,43を隅肉溶接して、ガウジング等で着脱させるといった任意の着脱可能な固定方法を採用可能である。
したがって、ケーシング板49が装着された場合には、ヘッダ42,43が接続される。よって、ケーシング板49が装着された場合は、ヘッダ42,43、伝熱管11が高い剛性を有する状態で一体化されると共に、ヘッダ42,43の間から排ガスが漏出することも抑制される。
A casing plate 49 as an example of a connection member is detachably supported between the headers 42 and 43. The casing plate 49 has a height corresponding to the height of the headers 42 and 43 in the vertical direction. The casing plate 49 is detachably supported on the mounting plate 44 by bolts (not shown). The method of detachably fixing the casing plate 49 to the mounting plate 44 is not limited to the bolt. For example, instead of bolting, any detachable fixing method, such as fillet welding of the casing plate 49 and the headers 42 and 43 and detachment by gouging or the like, can be adopted.
Therefore, when the casing plate 49 is mounted, the headers 42 and 43 are connected. Therefore, when the casing plate 49 is mounted, the headers 42 and 43 and the heat transfer tube 11 are integrated with high rigidity, and leakage of exhaust gas from between the headers 42 and 43 is also suppressed.

前記符号42〜49を付した部材により、実施例1の熱交換バンドル41が構成されている。熱交換バンドル41は、いわば一つのユニットとして、ハウジング31に収納可能に構成されている。そして、熱交換バンドル41がハウジング31に収納された状態では、壁部の一例としての底板32、背面板33、天板34、バンドル間カバー35、ヘッダ42,43およびケーシング板49で囲まれた内側に、流体の流路の一例としての排ガス路50が構成される。そして、排ガス路50内に伝熱管11が配置されており、排ガス路50を流れる排ガスとの間で熱交換が可能に構成されている。
なお、GGH再加熱器8でも、伝熱管12に対して、GGH熱回収器4と同様に構成されている。
The members denoted by the reference numerals 42 to 49 constitute the heat exchange bundle 41 of the first embodiment. The heat exchange bundle 41 is configured to be housed in the housing 31 as one unit. When the heat exchange bundle 41 is housed in the housing 31, the heat exchange bundle 41 is surrounded by a bottom plate 32, a back plate 33, a top plate 34, an inter-bundle cover 35, headers 42 and 43, and a casing plate 49 as an example of a wall. An exhaust gas path 50 as an example of a fluid flow path is formed inside. The heat transfer tube 11 is arranged in the exhaust gas passage 50, and is configured to be able to exchange heat with the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 50.
The GGH reheater 8 is also configured for the heat transfer tube 12 in the same manner as the GGH heat recovery device 4.

図3、図4において、実施例1のGGH熱回収器4およびGGH再加熱器8では、排ガスの流れる方向に対して、上流、中流、下流に並んで3列配置されると共に、上流、中流、下流の各列には、上下方向に3段の熱交換バンドル41が積み重ねられている。したがって、実施例1のGGH熱回収器4は、上流下段バンドル101〜上流上段バンドル103、中流下段バンドル104〜中流上段バンドル106、下流下段バンドル107〜下流上段バンドル109の9つの熱交換バンドル41を有する。同様に、GGH再加熱器8は、上流下段バンドル111〜上流上段バンドル113、中流下段バンドル114〜中流上段バンドル116、下流下段バンドル117〜下流上段バンドル119の9つの熱交換バンドル41を有する。   3 and 4, in the GGH heat recovery unit 4 and the GGH reheater 8 according to the first embodiment, three rows are arranged in the upstream, middle, and downstream directions with respect to the flow direction of the exhaust gas. In each of the downstream rows, three stages of heat exchange bundles 41 are vertically stacked. Therefore, the GGH heat recovery unit 4 of the first embodiment includes nine heat exchange bundles 41 of the upstream lower bundle 101 to the upper upstream bundle 103, the middle lower bundle 104 to the middle upper bundle 106, and the lower downstream bundle 107 to the downstream upper bundle 109. Have. Similarly, the GGH reheater 8 has nine heat exchange bundles 41 of an upstream lower bundle 111 to an upstream upper bundle 113, a middle lower bundle 114 to a middle upper bundle 116, and a downstream lower bundle 117 to a downstream upper bundle 119.

なお、中段バンドル102,105,108,112,115,118は、そのヘッダ42,43の下端が、下段バンドル101,104,107,111,114,117の上端に直接積まれ、ボルトで固定されている。同様に、上段バンドル103,106,109,113,116,119は、そのヘッダ42,43の下端が、中段バンドル102,105,108,112,115,118の上端に直接積まれてボルトで固定されている。なお、上側のヘッダ42,43を下側のヘッダ42,43に直接積む構成に限定されず、スペーサや板、フレーム等を介して積み上げる構成とすることも可能である。
図2において、各熱交換バンドル41間は、接続配管(図示せず)により外部で接続されており、熱媒が移動可能に構成されている。
In the middle bundles 102, 105, 108, 112, 115, and 118, the lower ends of the headers 42 and 43 are directly stacked on the upper ends of the lower bundles 101, 104, 107, 111, 114, and 117, and are fixed with bolts. ing. Similarly, the lower ends of the headers 42 and 43 of the upper bundles 103, 106, 109, 113, 116 and 119 are directly stacked on the upper ends of the middle bundles 102, 105, 108, 112, 115 and 118, and are fixed by bolts. Have been. Note that the configuration is not limited to the configuration in which the upper headers 42, 43 are directly stacked on the lower headers 42, 43, and a configuration in which the headers 42, 43 are stacked via a spacer, a plate, a frame, or the like is also possible.
In FIG. 2, each heat exchange bundle 41 is connected externally by a connection pipe (not shown), and the heat medium is configured to be movable.

(バッフルボックスおよびスリーブの説明)
図5は実施例1の伝熱管のヘッダ側の要部説明図である。
図5において、実施例1の各熱交換バンドル41では、ヘッダ42,43に接続される伝熱管11,12には、耐腐食性の被膜61が形成されている、被膜61は、ヘッダ42,43の端部近傍まで設けられている。被膜61は、耐腐食性を有する材料であれば任意の材料を使用可能であるが、例えば、エナメルコーティングや、ガラスフレークライニングを使用可能である。
また、ヘッダ42,43の内側(排ガス路50内)には、保護部材の一例としてのバッフルボックス62が配置されている。バッフルボックス62は、箱状に形成されている。バッフルボックス62は、伝熱管11,12の被膜61の端部61aがバッフルボックス62の内部に収容されるように大きさが設定されている。実施例1では、バッフルボックス62の内壁62aは、伝熱管11,12の最も外側のフィン11aよりも外側となるように形成されている。
(Description of baffle box and sleeve)
FIG. 5 is an explanatory view of a main part on the header side of the heat transfer tube according to the first embodiment.
In FIG. 5, in each of the heat exchange bundles 41 of the first embodiment, the heat transfer tubes 11 and 12 connected to the headers 42 and 43 have a corrosion-resistant coating 61 formed thereon. 43 is provided up to the vicinity of the end. As the film 61, any material can be used as long as it is a material having corrosion resistance. For example, enamel coating or glass flare lining can be used.
A baffle box 62 as an example of a protection member is arranged inside the headers 42 and 43 (in the exhaust gas passage 50). The baffle box 62 is formed in a box shape. The size of the baffle box 62 is set so that the end 61 a of the coating 61 of the heat transfer tubes 11 and 12 is housed inside the baffle box 62. In the first embodiment, the inner wall 62a of the baffle box 62 is formed outside the outermost fins 11a of the heat transfer tubes 11, 12.

バッフルボックス62には、伝熱管11,12が貫通する貫通孔62bが形成されている。なお、貫通孔62bと伝熱管11,12との間には隙間が形成されている。ここで、排ガスの温度の昇降に伴って、伝熱管11,12とバッフルボックス62が熱膨張または熱収縮する。内部を熱媒が流動する伝熱管11,12と、熱媒が流動しないバッフルボックス62とでは温度が異なる状況が発生し、熱膨張/熱収縮に差が発生する場合がある。したがって、バッフルボックス62と伝熱管11,12との間に隙間を形成しておかないと、熱膨張/熱収縮時に伝熱管11,12が破損して熱媒が漏れ出す恐れがある。よって、実施例1では、バッフルボックス62の貫通孔62bと伝熱管11,12との間には、熱変形時に破損しない程度の隙間が形成されるように設定、形成されている。   The baffle box 62 has a through hole 62b through which the heat transfer tubes 11 and 12 pass. Note that a gap is formed between the through hole 62b and the heat transfer tubes 11 and 12. Here, the heat transfer tubes 11 and 12 and the baffle box 62 thermally expand or contract as the temperature of the exhaust gas rises and falls. The heat transfer tubes 11 and 12 in which the heat medium flows therein and the baffle box 62 in which the heat medium does not flow may have different temperatures, and a difference may occur in thermal expansion / contraction. Therefore, unless a gap is formed between the baffle box 62 and the heat transfer tubes 11 and 12, the heat transfer tubes 11 and 12 may be damaged at the time of thermal expansion / shrinkage and the heat medium may leak. Therefore, in the first embodiment, the gap is set and formed between the through-hole 62b of the baffle box 62 and the heat transfer tubes 11 and 12 such that a gap that does not break during thermal deformation is formed.

図6は実施例1の囲み部材の説明図である。
図5において、バッフルボックス62の内部には、囲み部材の一例としてのスリーブ63が配置されている。スリーブ63は、被膜61の端部からヘッダ42,43までの伝熱管11,12の外周を少なくとも囲むように形成されている。図6において、実施例1のスリーブ63は、伝熱管11,12の外面に加えて、ヘッダ42,43の一部も囲むように形状が形成されている。
実施例1のスリーブ63は、耐腐食性の材料であれば、任意の材料を使用可能であり、耐腐食性の金属や樹脂を使用可能である。
図5においては、熱交換機の伝熱管はフィン付の伝熱管11,12を使用しているが、フィン無の伝熱管(裸管)であってもよい。
フィン付伝熱管11,12は、灰分がない排ガスでは、伝熱性能を向上させることができるが、灰分が多い排ガスでは、襞状のフィン部に灰が堆積しやすく伝熱性能が低下を招く。一方、フィン無の伝熱管では灰堆積による伝熱性能の低下を防止できるため、排ガス中の灰分に応じてフィン付の伝熱管、フィン無の伝熱管を選択することができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the surrounding member according to the first embodiment.
In FIG. 5, a sleeve 63 as an example of a surrounding member is disposed inside the baffle box 62. The sleeve 63 is formed so as to at least surround the outer circumference of the heat transfer tubes 11 and 12 from the end of the coating 61 to the headers 42 and 43. In FIG. 6, the sleeve 63 of the first embodiment is formed so as to surround a part of the headers 42 and 43 in addition to the outer surfaces of the heat transfer tubes 11 and 12.
For the sleeve 63 of the first embodiment, any material can be used as long as it is a corrosion-resistant material, and a corrosion-resistant metal or resin can be used.
In FIG. 5, the heat transfer tubes of the heat exchanger use the heat transfer tubes 11 and 12 with fins, but may be heat transfer tubes without fins (bare tubes).
The finned heat transfer tubes 11 and 12 can improve the heat transfer performance in exhaust gas having no ash, but in the exhaust gas having a large amount of ash, ash easily accumulates on the fold-shaped fin portion, and the heat transfer performance is reduced. . On the other hand, a heat transfer tube without fins can prevent a decrease in heat transfer performance due to ash accumulation, so that a heat transfer tube with fins or a heat transfer tube without fins can be selected according to the ash content in the exhaust gas.

図6において、実施例1のスリーブ63は、伝熱管11,12を径方向の両側から挟み込めるように2つの対称な部材で構成されている。すなわち、実施例1のスリーブ63は、いわゆる2つ割りの構造となっている。したがって、スリーブ63は、伝熱管11,12がヘッダ42,43に取り付けられた状態で、後から取り付けることができる。なお、図示は省略するが、バッフルボックス62もスリーブ63と同様に、2つ割の構成となっており、伝熱管11,12を径方向の両側から挟み込んで設置することが可能になっている。したがって、バッフルボックス62やスリーブ63は、バッフルボックス等が設けられていない既設の熱交換器に対して後から追加で取り付けたり、メンテナンス時に着脱したりすることが可能である。
なお、バッフルボックス62やスリーブ63は、2つ割の構成を例示したが、これに限定されない。3つ以上の部材で構成することも可能である。他にも、筒状または錘状の部材にスリット(切れ込み)を形成して、着脱時にスリットを広げて着脱する構成とすることも可能である。
6, the sleeve 63 of the first embodiment is formed of two symmetric members so that the heat transfer tubes 11 and 12 can be sandwiched from both sides in the radial direction. That is, the sleeve 63 of the first embodiment has a so-called split structure. Therefore, the sleeve 63 can be attached later with the heat transfer tubes 11 and 12 attached to the headers 42 and 43. Although not shown, the baffle box 62 also has a two-piece configuration like the sleeve 63, so that the heat transfer tubes 11, 12 can be sandwiched and installed from both sides in the radial direction. . Therefore, the baffle box 62 and the sleeve 63 can be additionally attached to an existing heat exchanger not provided with a baffle box or the like later, or can be detached during maintenance.
In addition, the baffle box 62 and the sleeve 63 are illustrated as being divided into two parts, but are not limited thereto. It is also possible to configure with three or more members. In addition, it is also possible to form a slit (cut) in a tubular or weight-shaped member, and to widen the slit at the time of attachment / detachment for attachment / detachment.

(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1の熱交換器4,8では、排ガス路50内を排ガスが流れる際に、排ガスに伝熱管11,12を腐食させる成分(窒素酸化物や硫黄酸化物、ハロゲン化水素等)やこれらの灰が含まれていても、バッフルボックス62の外側の部分では、耐腐食性の被膜61で腐食が防止される。
また、伝熱管11,12の端部では、バッフルボックス62で囲まれており、伝熱管11,12の端部に灰等が付着することが抑制されている。さらに、実施例1では、伝熱管11,12の端部にスリーブ63が配置されており、被膜61が形成されていない部分に灰等が付着することが抑制されている。
(Operation of First Embodiment)
In the heat exchangers 4 and 8 of the first embodiment having the above-described configuration, when the exhaust gas flows through the exhaust gas path 50, the components (corrosion of nitrogen oxides, sulfur oxides, halogenated oxides) Even if hydrogen or the like is contained, the corrosion is prevented by the corrosion-resistant coating 61 on the outside of the baffle box 62.
Further, the ends of the heat transfer tubes 11 and 12 are surrounded by the baffle box 62, so that ash and the like are prevented from adhering to the ends of the heat transfer tubes 11 and 12. Further, in the first embodiment, the sleeves 63 are arranged at the ends of the heat transfer tubes 11 and 12, so that ash or the like is prevented from adhering to portions where the coating 61 is not formed.

したがって、実施例1では、被膜61を伝熱管11,12の端ぎりぎりまで精密にコーティングしたり、伝熱管11,12とヘッダ42,43の製造誤差や組立誤差を高精度にする必要がなく、被膜61の端61aとヘッダ42,43との間の被膜61のない部分は、バッフルボックス62とスリーブ63で保護することが可能である。よって、精密なコーティングや誤差精度を高める場合に比べて、費用の増大を抑制しつつ、伝熱管11,12の腐食を抑制することができる。   Therefore, in the first embodiment, there is no need to precisely coat the coating 61 to the very end of the heat transfer tubes 11 and 12 or to make the manufacturing errors and assembly errors of the heat transfer tubes 11 and 12 and the headers 42 and 43 high. The portion without the coating 61 between the end 61 a of the coating 61 and the headers 42 and 43 can be protected by the baffle box 62 and the sleeve 63. Therefore, it is possible to suppress the corrosion of the heat transfer tubes 11 and 12 while suppressing an increase in cost, as compared with a case where precise coating or error accuracy is increased.

また、実施例1のバッフルボックス62やスリーブ63は、伝熱管11,12に対して、容易に着脱可能に構成されている。したがって、メンテナンス作業が容易になる。さらに、既設の熱交換器でスリーブ63等が設けられていないものにも容易に追加することが可能である。   Further, the baffle box 62 and the sleeve 63 of the first embodiment are configured to be easily detachable from the heat transfer tubes 11 and 12. Therefore, maintenance work becomes easy. Furthermore, it is possible to easily add an existing heat exchanger without the sleeve 63 or the like.

また、実施例1の熱交換器4,8では、熱交換バンドル41が上下に積み重ねられて配置されている。そして、全ての熱交換バンドル41にバッフルボックス62やスリーブ63が設けられている。ここで、排ガス路50が水平方向に設定されている場合、重力方向で下側の熱交換バンドル41に灰が蓄積されやすく、灰による悪影響が大きくなる。したがって、バッフルボックス62やスリーブ63は、排ガスに含まれる灰の量に応じて、例えば、重力方向で下側の下段バンドル101,104,107,111,114,117にのみ設けたり、下段バンドル101,104,107,111,114,117と中段バンドル102,105,108,112,115,118にスリーブ63等を設けて、上段バンドル103,106,109,113,116,119にはスリーブ63等を設けない構成とすることも可能である。   Further, in the heat exchangers 4 and 8 of the first embodiment, the heat exchange bundles 41 are vertically stacked. All the heat exchange bundles 41 are provided with a baffle box 62 and a sleeve 63. Here, when the exhaust gas path 50 is set in the horizontal direction, ash easily accumulates on the lower heat exchange bundle 41 in the direction of gravity, and the adverse effect of the ash increases. Therefore, the baffle box 62 and the sleeve 63 may be provided only in the lower bundles 101, 104, 107, 111, 114, and 117 in the gravity direction, or may be provided in accordance with the amount of ash contained in the exhaust gas. , 104, 107, 111, 114, 117 and the middle bundles 102, 105, 108, 112, 115, 118 are provided with a sleeve 63, and the upper bundles 103, 106, 109, 113, 116, 119 are provided with a sleeve 63, etc. May be omitted.

(変更例1)
図7は本発明の変更例1の説明図であり、図7(A)は図5に対応する図、図7(B)は図6に対応する図、図7(C)はスリーブにスリットが形成された場合の説明図である。
実施例1の熱交換器4,8では、ヘッダ42,43に取付プレート44が支持された構成を例示したがこれに限定されない。図7に示すように、ヘッダ42,43が、壁部の一例としての熱交換器ケーシング44′よりも外側に配置され、バッフルボックス62がケーシング44′の内側に配置される構成とすることも可能である。そして、バッフルボックス62の内部において、伝熱管11,12の端部(被膜61の端61aを含むケーシング44′側の端部)を囲むようにスリーブ63′を設置することも可能である。
(Modification 1)
7A and 7B are explanatory views of Modification Example 1 of the present invention. FIG. 7A is a view corresponding to FIG. 5, FIG. 7B is a view corresponding to FIG. 6, and FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram in a case where is formed.
In the heat exchangers 4 and 8 according to the first embodiment, the configuration in which the mounting plates 44 are supported by the headers 42 and 43 is illustrated, but the configuration is not limited thereto. As shown in FIG. 7, the headers 42 and 43 may be arranged outside the heat exchanger casing 44 'as an example of the wall, and the baffle box 62 may be arranged inside the casing 44'. It is possible. Then, inside the baffle box 62, a sleeve 63 'may be provided so as to surround the ends of the heat transfer tubes 11 and 12 (the end on the casing 44' side including the end 61a of the coating 61).

この時、スリーブ63′で、貫通孔62bを埋めるように配置することで、バッフルボックス62内に灰等がさらに入りにくくなり、腐食抑制の効果が高まりやすい。なお、スリーブ63′は、弾性のある樹脂で構成することで、伝熱管11,12やバッフルボックス62の熱変形時の差をスリーブ63′で吸収することが可能である。
なお、変更例1のスリーブ63′は、図7(B)に示すように実施例1と同様に2つ割りとすることも可能であるし、図7(C)に示すように、実施例1で説明したようにスリット63aを形成する構成とすることも可能である。
図7に示す構成でも、実施例1と同様の作用効果を有する。
また、図7に示す構成においても、図5の構成と同じく、排ガス中の灰分に応じてフィン付の伝熱管、フィン無の伝熱管を選択することができる。
At this time, arranging the sleeve 63 'so as to fill the through-hole 62b makes it more difficult for ash and the like to enter the baffle box 62, and the effect of suppressing corrosion is likely to be enhanced. The sleeve 63 ′ is made of an elastic resin, so that the sleeve 63 ′ can absorb the difference between the heat transfer tubes 11 and 12 and the baffle box 62 during thermal deformation.
The sleeve 63 'of the first modification can be divided into two as in the first embodiment as shown in FIG. 7B, or can be divided into two as shown in FIG. As described in 1, the configuration in which the slit 63a is formed is also possible.
The configuration shown in FIG. 7 has the same operation and effect as the first embodiment.
Also in the configuration shown in FIG. 7, similarly to the configuration in FIG. 5, a heat transfer tube with fins or a heat transfer tube without fins can be selected according to the ash content in the exhaust gas.

(その他の変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H03)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、例示した具体的な材料名や数値、具体的な形状は、設計や仕様等に応じて適宜変更可能である。
(H02)前記実施例において、熱交換バンドル41が複数積み重ねられたり、上流、中流、下流と並べられた構成を例示したがこれに限定されない。要求される熱交換の効率等に応じて、バンドルの数を増減することも可能である。また、ユニット状の熱交換バンドル41を重ねたり並べたりして増減可能な構成に限定されず、板状のケーシング(ハウジング、フレーム)の内部に多数の伝熱管が配置される従来公知の熱交換器にも適用可能である。
(H03)前記変更例1において、スリーブ63′で貫通孔62bを埋める構成とすることが望ましいが、実施例1と同様に、貫通孔62bの隙間を埋めない構成とすることも可能である。また、実施例1において、変更例1と同様に、スリーブ63で貫通孔62bの隙間を埋める構成とすることも可能である。
(Other changes)
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. Is possible. Modifications (H01) to (H03) of the present invention are exemplified below.
(H01) In the above embodiment, the specific material names, numerical values, and specific shapes exemplified can be appropriately changed according to design, specifications, and the like.
(H02) In the above embodiment, the configuration in which a plurality of heat exchange bundles 41 are stacked, or the heat exchange bundles 41 are arranged in the upstream, middle, and downstream directions is exemplified, but the present invention is not limited to this. The number of bundles can be increased or decreased according to the required heat exchange efficiency or the like. Further, the present invention is not limited to the configuration in which the unit-shaped heat exchange bundles 41 can be increased or decreased by stacking or arranging them, and a conventionally known heat exchange in which a large number of heat transfer tubes are arranged inside a plate-shaped casing (housing, frame). It is also applicable to vessels.
(H03) In the first modification, it is preferable that the through hole 62b is filled with the sleeve 63 '. However, as in the first embodiment, a structure in which the gap of the through hole 62b is not filled may be used. Further, in the first embodiment, similarly to the first modification, the gap between the through holes 62b can be filled with the sleeve 63.

4,8…熱交換器、
11,12…伝熱管、
11a,12a…フィン、
35,44,49,44′…壁部、
41…バンドル、
42,43…ヘッダ、
61…耐腐食性の被膜、
61a…耐食性の被膜の内部側の端部、
62…保護部材、
63,63′…囲み部材。
4, 8 ... heat exchanger,
11, 12 ... heat transfer tubes,
11a, 12a ... fins,
35,44,49,44 '... wall,
41 ... Bundle,
42, 43 ... header,
61 ... Corrosion-resistant coating,
61a ... the inner end of the corrosion resistant coating,
62 ... Protective member,
63, 63 '... enclosing member.

Claims (5)

流体中に配置され、内部を熱媒が流動可能な伝熱管と、
流体の流れる内部と外部と仕切る壁部と、
前記伝熱管の外面に施され、且つ、前記壁部の内部側近傍まで施された耐腐食性の被膜と、
前記壁部の内部側に配置され、前記耐腐食性の被膜の内部側の端部を内部に収容して、伝熱管の端部を保護する保護部材と、
前記耐腐食性の被膜の内部側の端部から前記壁部までの間の伝熱管の外面を囲む囲み部材であって、耐腐食性を有する前記囲み部材と、
を備えたことを特徴とする熱交換器。
A heat transfer tube arranged in a fluid and through which a heat medium can flow,
A wall that separates the inside and outside of the fluid flow,
A corrosion-resistant coating applied to the outer surface of the heat transfer tube, and applied to near the inner side of the wall;
A protection member that is disposed on the inner side of the wall portion and accommodates the inner end of the corrosion-resistant coating therein to protect the end of the heat transfer tube;
A surrounding member surrounding the outer surface of the heat transfer tube between the inner end of the corrosion-resistant coating and the wall portion, wherein the surrounding member has corrosion resistance;
A heat exchanger comprising:
前記伝熱管を外側から挟み込んで着脱可能な前記囲み部材、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
The surrounding member that can be detached by sandwiching the heat transfer tube from the outside,
The heat exchanger according to claim 1, further comprising:
前記保護部材と前記伝熱管との隙間を埋めるように配置された前記囲み部材、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器。
The surrounding member arranged to fill a gap between the protection member and the heat transfer tube,
The heat exchanger according to claim 1 or 2, further comprising:
前記壁部の外側に配置され、前記伝熱管の端部が接続されて、内部を熱媒が流動可能なヘッダと、前記伝熱管と、前記壁部と、前記保護部材と、を有するバンドルが、重力方向に積み重ねられて構成されたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の熱交換器。   A bundle having a header disposed outside the wall portion, connected to an end of the heat transfer tube, and through which a heat medium can flow, the heat transfer tube, the wall portion, and the protection member is provided. 4. The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchangers are stacked in the direction of gravity. 重力方向に積み重ねられた複数のバンドルの中で、重力方向の下方に配置された前記バンドルにのみ前記囲み部材が設置されたことを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 4, wherein the enclosing member is installed only in the bundle arranged below the gravity direction among the plurality of bundles stacked in the gravity direction.
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