JP2020106202A - Air heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、腐食性ガスによって空気を加熱する空気加熱器に関する。 The present invention relates to an air heater that heats air with a corrosive gas.
従来から、ごみ焼却炉やボイラなどの設備から排出される比較的に高温の排ガスを利用して空気を加熱する空気加熱器が知られている。例えば、特許文献1には、排ガスが流れる流路を挟んで対向する上流管板および下流管板と、それらの上流管板と下流管板とに跨って延びる複数の伝熱管を含む空気加熱器(特許文献1では空気予熱器と称呼)が開示されている。
BACKGROUND ART Conventionally, there is known an air heater that heats air by using relatively high-temperature exhaust gas discharged from equipment such as a refuse incinerator and a boiler. For example, in
特許文献1に開示された空気加熱器では、上流管板に面する空間が入口ダクトで覆われ、下流管板に面する空間が出口ダクトで覆われている。入口ダクト内には空気が導入され、その空気は上述した伝熱管内を通って出口ダクトまで流れる。
In the air heater disclosed in
しかしながら、上述したような構造の空気加熱器では、入口ダクト内に導入される空気が比較的に低温であるため、上流管板と下流管板との間の流路を流れる排ガスが腐食性ガスである場合には、上流管板および伝熱管の上流管板側の端部が低温腐食を起こす。 However, in the air heater having the above-described structure, since the air introduced into the inlet duct has a relatively low temperature, the exhaust gas flowing in the flow path between the upstream tube plate and the downstream tube plate is corrosive gas. In the case of, the low temperature corrosion occurs in the upstream tube sheet and the ends of the heat transfer tube on the upstream tube sheet side.
そこで、本発明は、上流管板および伝熱管の上流管板側の端部が低温腐食を起こすことを抑制することができる空気加熱器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an air heater capable of suppressing low temperature corrosion of the upstream tube sheet and the end portions of the heat transfer tube on the upstream tube sheet side.
前記課題を解決するために、本発明の空気加熱器は、腐食性ガスによって空気を加熱する空気加熱器であって、腐食性ガスが流れる流路を挟んで互いに対向する上流管板および下流管板と、前記上流管板と前記下流管板とに跨って延びる複数の伝熱管と、前記上流管板に面する空間を覆う入口ダクトと、前記複数の伝熱管の間で前記上流管板に取り付けられた吸熱板と、を備える、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an air heater of the present invention is an air heater that heats air with a corrosive gas, and an upstream tube plate and a downstream tube that face each other with a flow path through which the corrosive gas flows sandwiched therebetween. A plate, a plurality of heat transfer tubes extending over the upstream tube plate and the downstream tube sheet, an inlet duct covering a space facing the upstream tube sheet, and the upstream tube sheet between the plurality of heat transfer tubes. And an attached heat absorbing plate.
上記の構成によれば、伝熱管の間で上流管板に吸熱板が取り付けられているので、腐食性ガスの熱を吸熱板を介して上流管板に伝達することができる。これにより、入口ダクト内に導入された空気を積極的に加熱することができる。従って、上流管板および伝熱管の上流管板側の端部が低温腐食を起こすことを抑制することができる。 According to the above configuration, since the heat absorbing plate is attached to the upstream tube sheet between the heat transfer tubes, the heat of the corrosive gas can be transferred to the upstream tube sheet via the heat absorbing plate. Thereby, the air introduced into the inlet duct can be actively heated. Therefore, the low temperature corrosion of the upstream tube sheet and the ends of the heat transfer tubes on the upstream tube sheet side can be suppressed.
前記入口ダクト内には、当該入口ダクト内に導入された空気を、前記上流管板における前記吸熱板が取り付けられた部分へ吹き付けるノズルを形成するノズル構造体が設けられていてもよい。この構成によれば、入口ダクト内に導入された空気をより効果的に加熱することができる。 A nozzle structure may be provided in the inlet duct, the nozzle structure forming a nozzle that blows the air introduced into the inlet duct to a portion of the upstream tube sheet to which the heat absorbing plate is attached. With this configuration, the air introduced into the inlet duct can be heated more effectively.
前記吸熱板は、前記上流管板に着脱可能に取り付けられていてもよい。この構成によれば、吸熱板が低温腐食を起こしたときには、吸熱板を交換することができる。特に、入口ダクト内に上記のノズル構造体が設けられている場合には、吸熱板の温度が低くなって吸熱板に低温腐食が起きやすい。従って、吸熱板が上流管板に対して着脱可能であることは、入口ダクト内に上記のノズル構造体が設けられている場合に特に有効である。 The heat absorption plate may be detachably attached to the upstream tube plate. According to this configuration, when the heat absorbing plate undergoes low temperature corrosion, the heat absorbing plate can be replaced. In particular, when the above-mentioned nozzle structure is provided in the inlet duct, the temperature of the heat absorbing plate becomes low, and the heat absorbing plate is likely to undergo low temperature corrosion. Therefore, the fact that the heat absorbing plate can be attached to and detached from the upstream tube plate is particularly effective when the above nozzle structure is provided in the inlet duct.
前記吸熱板の前記上流管板側の端部には、当該吸熱板の厚さ方向の両側に突出する一対の突起が設けられており、前記上流管板には、当該上流管板との間に前記一対の突起が挿入される溝を形成する一対の押え部材が設けられていてもよい。この構成によれば、吸熱板の上流管板への取り付けおよび上流管板からの取り外しを容易に行うことができる。 A pair of protrusions protruding on both sides in the thickness direction of the heat absorbing plate is provided at an end portion of the heat absorbing plate on the upstream pipe sheet side, and the upstream pipe sheet has a space between the upstream pipe sheet and the upstream pipe sheet. A pair of pressing members forming a groove into which the pair of protrusions are inserted may be provided. According to this configuration, the heat absorption plate can be easily attached to and removed from the upstream tube sheet.
本発明によれば、上流管板および伝熱管の上流管板側の端部が低温腐食を起こすことを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress low temperature corrosion of the upstream tube sheet and the ends of the heat transfer tubes on the upstream tube sheet side.
図1および図2に、本発明の一実施形態に係る空気加熱器1を示す。この空気加熱器1は、腐食性ガスと空気との間で熱交換を行い、腐食性ガスによって空気を加熱するものである。
1 and 2 show an
具体的に、空気加熱器1は、腐食性ガスが流れる流路10を形成する筒状の本体2と、本体2に接続された空気用の入口ダクト4および出口ダクト6を含む。
Specifically, the
本体2は、流路10を挟んで互いに対向する上流管板21および下流管板22と、上流管板21と下流管板22の端部同士を連結する一対の側板23を含む。本実施形態では、腐食性ガスの流れ方向(すなわち筒状の本体2の軸方向)が鉛直方向である。ただし、腐食性ガスの流れ方向は水平方向や斜め方向であってもよい。
The
以下では、説明の便宜上、上流管板21と下流管板22とが対向する方向を前後方向、側板23同士が対向する方向を左右方向という。
Hereinafter, for convenience of description, a direction in which the
本体2は、前後方向に延びる複数の伝熱管3によって貫通されている。つまり、伝熱管3は、上流管板21と下流管板22とに跨って延びていてそれらに溶接されている。伝熱管3の熱伸びに対応するために、各側板23の両端部には段差部が形成されている。
The
本実施形態では、伝熱管3が前後方向から見てマトリクス状に配置されている。図例では、伝熱管3が左右方向に8列、上下方向に8列で配置されているが、伝熱管3の左右方向および上下方向の列数は適宜変更可能である。ただし、伝熱管3は千鳥状に配置されてもよい。
In this embodiment, the
上述した入口ダクト4は、上流管板21に面する空間を覆っており、出口ダクト6は、下流管板22に面する空間を覆っている。入口ダクト4内には空気が導入され、その空気は伝熱管3内を通って出口ダクト6まで流れる。
The
本実施形態では、入口ダクト4の流入口および出口ダクト6の流出口が左右方向に沿って開口している。ただし、入口ダクト4の流入口および出口ダクト6の流出口は、前後方向に沿って開口してもよい。
In this embodiment, the inlet of the
本体2内には、複数の吸熱板7が設けられている。本実施形態では、吸熱板7が腐食性ガスの流れ方向(本実施形態では鉛直方向)と平行となるように配置されている。ただし、吸熱板7は、腐食性ガスの流れ方向と直交するように配置されてもよい。そして、吸熱板7は、伝熱管3の間で上流管板21に取り付けられている。
A plurality of
本実施形態では、隣り合う伝熱管3の間に1つおきに吸熱板7が存在するように、合計4つの吸熱板7が設けられている。ただし、吸熱板7の数は適宜変更可能である。例えば、左右方向における伝熱管3のピッチの3倍のピッチで吸熱板7が設けられてもよい。あるいは、吸熱板7の数は1つであってもよい。
In this embodiment, a total of four
前後方向における吸熱板7の長さは適宜決定可能であるが、例えば、上流管板21と下流管板22との間の距離の半分程度であってもよい。また、上下方向における吸熱板7の長さも適宜決定可能であるが、例えば、全ての伝熱管3の配置範囲よりも長く設定されてもよい。
The length of the
本実施形態では、各吸熱板7が、上流管板21に着脱可能に取り付けられる。ただし、各吸熱板7は、必ずしも上流管板21に対して着脱可能である必要はなく、上流管板21に溶接で固定されてもよい。
In the present embodiment, each
具体的には、図3に示すように、各吸熱板7の上流管板21側の端部には、当該吸熱板7の厚さ方向の両側に突出する一対の突起71が設けられている。一方、上流管板21には、各吸熱板7に対して、当該上流管板21との間に突起71が挿入される溝を形成する一対の押え部材8が設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 3, a pair of
このような構成であれば、各吸熱板7を上流管板21へ取り付ける際および上流管板21から取り外す際には、吸熱板7を上方向または下方向へスライドさせるだけでよい。従って、各吸熱板7の上流管板21への取り付けおよび上流管板21からの取り外しを容易に行うことができる。
With such a configuration, when attaching each
なお、各吸熱板7から上流管板21へ熱を良好に伝達するという観点からは、突起71は上流管板21に押し付けられることが望ましい。例えば、押え部材8の先端と上流管板21との間の距離を突起71の厚さよりも少しだけ小さく設定し、押え部材8の弾性変形によって突起71を上流管板21に押し付けてもよい。あるいは、押え部材8に、突起71を押圧する切り起こし片を形成してもよい。
From the viewpoint of favorably transferring heat from each
図1および図2に戻って、入口ダクト4内にはノズル構造体5が設けられている。ノズル構造体5は、入口ダクト4内に導入された空気を、上流管板21における吸熱板7が取り付けられた部分へ吹き付ける複数のノズル50を形成する。換言すれば、各ノズル50の中心線の延長線上に吸熱板7が存在する。
Returning to FIGS. 1 and 2, a
本実施形態では、ノズル50の数が吸熱板7の数と同数であり、左右方向に並んでいる。各ノズル50は、前後方向から見たときに上下方向に長い長方形状の開口である。ただし、ノズル50は、吸熱板7と同一のピッチで左右方向に並ぶ複数の線上に配置された複数の穴であってもよい。
In this embodiment, the number of the
より詳しくは、ノズル構造体5は、各ノズル50を挟んで離間する第1ガイド51および第2ガイド52を含む。本実施形態では、上述したように入口ダクト4の流入口が左右方向に沿って開口しているために、第1ガイド51と第2ガイド52のうちの流入口と反対側に位置する第2ガイド52は、対応するノズル50に空気を誘い込む役割を果たす。
More specifically, the
以上説明したように、本実施形態の空気加熱器1では、伝熱管3の間で上流管板21に吸熱板7が取り付けられているので、腐食性ガスの熱を吸熱板7を介して上流管板21に伝達することができる。これにより、入口ダクト4内に導入された空気を積極的に加熱することができる。従って、上流管板21および伝熱管3の上流管板21側の端部が低温腐食を起こすことを抑制することができる。
As described above, in the
さらに、本実施形態では、各吸熱板7が上流管板21に対して着脱可能であるので、
吸熱板7が低温腐食を起こしたときには、吸熱板7を交換することができる。特に、本実施形態のように入口ダクト4内にノズル構造体5が設けられている場合には、各ノズル50から上流管板21へ吹き付けられる空気によって対応する吸熱板7が上流管板21を介して冷却されるため、各吸熱板7の温度が低くなって吸熱板7に低温腐食が起きやすい。従って、各吸熱板7が上流管板21に対して着脱可能であることは、入口ダクト4内にノズル構造体5が設けられている場合に特に有効である。
Furthermore, in this embodiment, since each
When the
(変形例)
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、入口ダクト4内にはノズル構造体5が設けられなくてもよい。ただし、前記実施形態のようにノズル構造体5が設けられていれば、入口ダクト4内に導入された空気が上流管板21における吸熱板7が取り付けられた部分に衝突した後に伝熱管3内に流入する。従って、ノズル構造体5が設けられない場合に比べて、入口ダクト4内に導入された空気をより効果的に加熱することができる。
For example, the
1 空気加熱器
10 流路
21 上流管板
22 下流管板
3 伝熱管
4 入口ダクト
5 ノズル構造体
7 吸熱板
71 突起
8 押え部材
1
Claims (4)
腐食性ガスが流れる流路を挟んで互いに対向する上流管板および下流管板と、
前記上流管板と前記下流管板とに跨って延びる複数の伝熱管と、
前記上流管板に面する空間を覆う入口ダクトと、
前記複数の伝熱管の間で前記上流管板に取り付けられた吸熱板と、
を備える、空気加熱器。 An air heater for heating air with a corrosive gas,
An upstream tube sheet and a downstream tube sheet that face each other with a channel through which the corrosive gas flows interposed therebetween,
A plurality of heat transfer tubes extending across the upstream tube sheet and the downstream tube sheet,
An inlet duct covering the space facing the upstream tube sheet;
A heat absorbing plate attached to the upstream tube sheet between the plurality of heat transfer tubes;
An air heater.
前記上流管板には、当該上流管板との間に前記一対の突起が挿入される溝を形成する一対の押え部材が設けられている、請求項3に記載の空気加熱器。
An end portion of the heat absorbing plate on the upstream tube plate side is provided with a pair of protrusions protruding on both sides in the thickness direction of the heat absorbing plate,
The air heater according to claim 3, wherein the upstream tube sheet is provided with a pair of pressing members that form a groove into which the pair of protrusions are inserted, the upstream tube sheet and the upstream tube sheet.
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Citations (3)
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JPH11183063A (en) * | 1997-12-19 | 1999-07-06 | Abb Kk | Plate heat exchanger |
US20140352931A1 (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | Steve Turner | Corrosion Resistant Air Preheater with Lined Tubes |
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2018
- 2018-12-27 JP JP2018245143A patent/JP7183035B2/en active Active
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