JP2021524570A - 流動層ボイラに適した同軸伝熱管及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図4a、図6a、図6bを参照して、一実施形態では、熱交換器10は、第2の内側伝熱管210及び第2の外側伝熱管220を有する第2の同軸伝熱管200をさらに含む。第2の同軸伝熱管200は、分配ヘッダ510から回収ヘッダ520に延びる。さらに、図6a及び図6bを参照して、第2の同軸伝熱管200は、
・第2の内管210の第2の一次直線部211及び第2の外側管220の第2の一次直線部221を有する第2の一次直線部201と、
・第2の内管210の第2の二次直線部213及び第2の外側管220の第2の二次直線部223を有する第2の二次直線部203と、
・第2の内側管210の第2の一次湾曲部212及び第2の外側管220の第2の一次湾曲部222を有する第2の一次湾曲部202と、
を含む。
Claims (16)
- 同軸伝熱管であって、
第1の一次直線部及び第1の一次湾曲部を有する第1の内側伝熱管と、
第1の一次直線部を有する第1の外側伝熱管と、
を含み、
前記第1の外側伝熱管の第1の一次直線部は、前記第1の内側伝熱管の第1の一次直線部の少なくとも一部を半径方向に取り囲み、
前記第1の外側伝熱管の第1の一次直線部は長手方向継ぎ目を含まず、
前記第1の外側伝熱管は第1の一次湾曲部も有し、
前記第1の外側伝熱管の第1の一次湾曲部は、前記第1の内側伝熱管の第1の一次湾曲部を半径方向に取り囲み、
前記第1の外側伝熱管の第1の一次湾曲部は長手方向継ぎ目を含まず、
当該同軸伝熱管は、前記第1の外側伝熱管の第1の一次湾曲部と前記第1の内側伝熱管の第1の一次湾曲部との間に断熱材を含み、
前記断熱材の熱伝導率は、20℃の温度で1W/mK〜10W/mKである、同軸伝熱管。 - 少なくとも1つのスペーサ要素を含む第1のスペーサアレンジメントであって、該第1のスペーサアレンジメントは、前記第1の外側伝熱管の内面と前記第1の内側伝熱管の外面との間の距離を定義するように構成されている、第1のスペーサアレンジメント、を含み、
前記第1のスペーサアレンジメントは、前記第1の外側伝熱管が延びる方向において前記第1の外側伝熱管の第1の端部と前記第1の外側伝熱管の第2の端部との間に配置され、
好ましくは、
前記第1のスペーサアレンジメントのスペーサ要素のうちの少なくとも1つは、前記第1の外側伝熱管の内面上の突起として形成され及び/又は前記第1のスペーサアレンジメントのスペーサ要素のうちの少なくとも1つは、前記第1の内側伝熱管の外面上の突起として形成され、
より好ましくは、
前記第1の外側伝熱管の外面は、前記外側伝熱管の内面上の突起の位置に盲孔を含み、
さらにより好ましくは、
前記第1の外側伝熱管の外面は、前記第1の外側伝熱管の直線部だけに盲孔を含む、請求項1に記載の同軸伝熱管。 - 前記断熱材のヤング率は、20℃の温度で少なくとも1GPa又は少なくとも5GPaであり、
前記断熱材は、少なくとも1000℃まで耐熱性を有する、請求項1又は2に記載の同軸伝熱管。 - 前記第1の外側伝熱管はオリフィス又は閉鎖オリフィスを含み、該オリフィス又は閉鎖オリフィスを介して前記断熱材の少なくとも一部が、前記第1の内側伝熱管と前記第1の外側伝熱管との間に供給される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の同軸伝熱管。
- 前記同軸伝熱管の湾曲部のうち、中心軸の曲率半径が1m未満の湾曲部は、前記断熱材以外のスペーサアレンジメントを含まず、該スペーサアレンジメントは、前記第1の外側伝熱管の内面と前記第1の内側伝熱管の外面との間の距離を定義するように構成され得る、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の同軸伝熱管。
- 少なくとも1つのスペーサ要素を含む第2のスペーサアレンジメントであって、該第2のスペーサアレンジメントは前記第1の外側伝熱管の内面と前記第1の内側伝熱管の外面との間の距離を定義するように構成されている、第2のスペーサアレンジメント、を含み、
前記第2のスペーサアレンジメントは、前記第1の外側伝熱管が延びる方向において、前記第1の外側伝熱管の第1の端部と前記第1の外側伝熱管の第2の端部との間に配置され、
前記第1のスペーサアレンジメントと前記第2のスペーサアレンジメントとの間の距離は、前記第1の外側伝熱管が延びる方向に沿って測定した場合に100mm〜2000mmであり、好ましくは300mm〜1000mmであり、
好ましくは、
前記第2のスペーサアレンジメントは、前記同軸伝熱管の湾曲部に設けられていない、請求項2乃至5のいずれか一項に記載の同軸伝熱管。 - 前記第1の内側伝熱管の外面と前記第1の外側伝熱管の内面との間には距離が残され、
前記距離は少なくとも0.3mmであり、最大で5mmである、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の同軸伝熱管。 - 前記第1の内側伝熱管の第1の一次直線部の中心線の曲率半径は少なくとも1mであり、
前記第1の内側伝熱管の第1の一次湾曲部の中心線の曲率半径は1m未満であり、
好ましくは、
前記第1の内側伝熱管の外径に対する前記内側外側伝熱管の第1の一次湾曲部の中心線の曲率半径の比は少なくとも3であり、好ましくは少なくとも3.3である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の同軸伝熱管。 - 前記第1の内側伝熱管の壁の厚さは、前記第1の外側伝熱管の壁の厚さより大きく、及び/又は
前記第1の外側伝熱管は、オーステナイト鋼等の鉄鋼を含み、及び/又は
前記第1の内側伝熱管は、オーステナイト鋼又はフェライト鋼等の鉄鋼を含み、
好ましくは、
前記第1の外側伝熱管と前記第1の内側伝熱管とは同じ材料でできている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の同軸伝熱管。 - 熱交換器であって、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の第1の同軸伝熱管と、
前記第1の内側伝熱管に伝熱媒体を供給するように構成された分配ヘッダと、
前記第1の内側伝熱管から伝熱媒体を回収するように構成された回収ヘッダと、
を含み、
当該熱交換器は第2の同軸伝熱管を含み、該第2の同軸伝熱管は、
第2の一次直線部及び第2の一次湾曲部を有する第2の内側伝熱管と、
第1の一次直線部及び第2の一次湾曲部を有する第2の外側伝熱管と、
を有し、
前記第1の内側伝熱管は、前記分配ヘッダから前記回収ヘッダに延び、第1の二次直線部を有し、前記第1の一次湾曲部は該第1の二次直線部を前記第1の一次直線部に接続し、
前記第2の内側伝熱管は、前記分配ヘッダから前記回収ヘッダに延び、第2の二次直線部を有し、前記第2の一次湾曲部は該第2の二次直線部を前記第2の一次直線部に接続し、
前記第1の内側伝熱管及び前記第2の内側伝熱管は、前記第1の一次直線部が前記第2の一次直線部と前記第2の二次直線部との間に配置されように互いに対して配置され、
好ましくは、
前記第1の一次直線部は前記第1の二次直線部と平行に延び、
前記第2の一次直線部は前記第2の二次直線部と平行に延び、
前記第1の一次直線部は前記第2の一次直線部と平行に延びる、熱交換器。 - 前記分配ヘッダから前記回収ヘッダに延びるとともに、一次直線部、二次直線部及び一次湾曲部を少なくとも有する同軸伝熱管を所定数含み、
前記同軸伝熱管のいずれも他の同軸伝熱管と同軸ではなく、
前記同軸伝熱管の直線部分は平面内に延び、
前記同軸伝熱管の数は1、2、3、4、5又は6であり、好ましくは少なくとも2であり、より好ましくは、少なくとも3、例えば厳密に3である、請求項10に記載の熱交換器。 - 流動層ボイラであって、
炉と、
前記炉から排出される煙道ガスから熱を回収するように構成された煙道ガス熱交換器と、
当該流動層ボイラを用いられる流動層が形成されるように構成された空間を制限する壁と、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の同軸伝熱管又は請求項10又は11に記載の熱交換器と、
を含み、
前記同軸伝熱管又は前記熱交換器の同軸伝熱管の少なくとも一部は前記空間内に配置されている、流動層ボイラ。 - 煙道ガスから流動媒体を分離するための手段と、
煙道ガスから流動媒体を分離するための前記手段から流動媒体を受け取るように構成されたループシールと、
を含み、
前記同軸伝熱管又は前記熱交換器の同軸伝熱管の少なくとも一部は、前記ループシール内に配置されている、請求項12に記載の流動層ボイラ。 - 同軸伝熱管を製造する方法であって、当該方法は、
内側伝熱管及び外側伝熱管を利用可能に配置するステップと、
前記内側伝熱管が少なくとも前記外側伝熱管を貫通して真っ直ぐな同軸伝熱管が形成されるように、前記内側伝熱管の少なくとも一部を前記外側伝熱管に挿入するステップと、
前記内側伝熱管と前記外側伝熱管との間に断熱材を配置するステップと、
前記断熱材を硬化するステップと、
前記断熱材を硬化するステップの後に、第1の一次湾曲部を前記同軸伝熱管に形成するために前記真っ直ぐな同軸伝熱管を曲げるステップと、
を含み、
前記硬化するステップの後、前記断熱材の熱伝導率は、20℃の温度で1W/mK〜10W/mKである、方法。 - 前記曲げるステップの前に、前記外側伝熱管の内面及び/又は前記内側伝熱管の外面に、例えば、前記外側伝熱管の外面に盲孔を打ち抜くことにより第1の突起を形成するステップを含み、
好ましくは、前記方法は、
前記真っ直ぐな同軸伝熱管を曲げるステップの前に、前記外側伝熱管の内面又は内側伝熱管の外面に第2の突起を形成するステップであって、前記第1の突起と該第2の突起との間の距離が100mm〜2000mm、好ましくは300mmから1000mmになるように第2の突起が形成される、ステップ、
を含む、請求項14に記載の方法。 - 前記硬化するステップの前に、前記断熱材が前記内側伝熱管と前記外側伝熱管との間に注入され、
前記硬化するステップの後、
前記断熱材のヤング率は、20℃の温度で少なくとも1GPa又は少なくとも5GPaであり、
前記断熱材は、少なくとも1000℃まで耐熱性を有する、請求項14又は15に記載の方法。
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