JP2690762B2 - スラリまたはエマルジョン流体の加熱供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成分の分離堆積が生じ易く、流動圧力損失
が大きい流体としての粉粒状固体と液体の混合物である
スラリ、あるいは異種液体の混合体であるエマルジョン
の加熱供給装置に係り、特に加熱供給装置内の摩擦によ
る圧力損失や、エロージョンの低減と混合流体性状の安
定を考慮した加熱供給装置に関する。

〔従来の技術〕

第８図に、従来の加熱装置の系統を、第９図と第10図
に従来の加熱器の全体構造例を示す。第８図において、
燃料油などの被加熱流体７は、貯蔵タンク１内に貯えら
れ、タンク底部に設けられたボトムヒータ３で貯蔵流体
の流動に充分な温度および性状の安定維持に必要な温度
まで加温され、さらにタンク１に組込まれた多管式の熱
交換器であるサクションヒータ４を介して後流のサービ
スポンプ５に適正な粘度となる温度に一次加熱される。
ポンプ５で圧送された被加熱流体は、さらに後流に設け
た予熱器６で、流体の最終加熱温度にまで加熱され、配
管８を通って目的の機器まで供給される。加熱媒体10と
しては、通常、プラント内で発生させた水蒸気を使用
し、加熱後の被加熱流体の温度制御は、温度コントロー
ラ９で被加熱流体の温度を検出し、加熱媒体流量を温度
制御弁12で絞り、制御する方法で行なっている。また加
熱媒体は加熱器３、４、６の出口では復水として排出さ
れる。

加熱器であるサクションヒータ４および予熱器６に
は、多管式の例えばＵ字管形熱交換器が使用されてき
た。第９図において、サクションヒータ４の胴体はタン
ク１内に挿入されて組込まれるため、胴体42′は開放構
造であり、被加熱流体７は胴体開放部からヒータ４内に
入り、バッフル39′を迂回しながら伝熱管群20′の間を
通り抜けながら加熱昇温される。加熱媒体である水蒸気
は、チャンネル胴43′のノズル24′から入り、復水とし
て排出される。予熱器６を示す第10図において、被加熱
流体はチャンネル胴43のノズル23から管側仕切り40によ
って、図示していない複数の室に仕切られたチャンネル
胴43の第１室に入り、伝熱管20内を通ってチャンネル胴
43の第２室へ戻り、さらに伝熱管内と仕切り室内を折り
返し通過して加熱昇温される。胴体42の内部は、加熱媒
体の気部と液部の流路を形成する胴側仕切り41で上、下
２室に仕切られ、加熱媒体である水蒸気はノズル24から
入って気室のバッフル39を迂回しながら伝熱管群20の間
を通過しながら放熱、凝縮して下部の水室に入り、同様
の迂回流を繰返して、復水となって排出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、被加熱流体の特異性状、例
えばスラリのような固液２相の混合流体またはエマルジ
ョン状の異種液体の混合流体に特徴的な、摩耗性油中の
残滓などの堆積およびそれによる閉塞分離不安定性に対
する対策は難しく、限界があった。すなわち、前記従来
技術の加熱器においては、被加熱流体の流路断面積の変
化、流速の変化および流路の折り返し反転などが避けら
れず、固液混合体、異種液混合体などの安定した混合、
均一流を保ちながら目的の温度または粘度を達成し、か
つ流路の摩耗損傷が少なく、閉塞のない設備の信頼性を
維持することは困難であった。また、高粘度流体の取扱
いに対して、同様の理由でシステムの圧力損失が大きく
なる欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記した従来技術の問題点は、粉粒状固体と液体の混
合体であるスラリまたは２種以上の液体の混合物からな
るエマルジョン流体を貯蔵する装置と、上記貯蔵装置か
ら取出して所定温度に加熱する加熱器と、加熱された上
記流体を目的場所に輸送する装置とを備えたスラリまた
はエマルジョン流体の加熱供給装置において、上記加熱
器における被加熱流体の流通路を断面形状が一定の伝熱
用内管で構成し、該内管の外側に所定間隔を保って外筒
を設けて加熱媒体の流通路を形成するとともに、該流通
路おける加熱媒体入口を前記被加熱流体の加熱器入口と
同じ側に設け、かつ前記被加熱流体の流通路である内管
の入口側のみに、被加熱流体に旋回力を与える螺旋形状
の流体流路形成体を設けたことを特徴とするスラリまた
はエマルジョン流体の加熱供給装置により解決される。

〔作用〕

スラリあるいはエマルジョン流体を加熱する加熱器に
おいて被加熱流体流路の断面形状を一定とすることで、
均一な流れを継続でき、無用な渦流の発生を防止して圧
力損失を最小限に抑え、かつエロージョンの防止と流体
中の固形分の堆積を発生させない。さらに前記被加熱流
体流路内に設けた螺旋形状の整流板により、被加熱流体
に旋回流を与えることによって熱通過率が向上する。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例を示すスラリまたはエマ
ルジョン流体の加熱供給装置の説明図である。加熱供給
装置は、主要な構成機器であるタンクボトムヒータ３
と、貯蔵タンク１の出口に備えたサクションヒータ４
と、サービスポンプ５の後流側に備えた予熱器６と、そ
れらの加熱機器出口で流体温度を検知して加熱媒体10で
ある水蒸気または復水の供給量を制御する温度制御装置
（温度コントローラ９と温度制御弁12）と、予熱器６の
加熱媒体10が予熱器内で凝縮し形成する復水液面のレベ
ルを検知して予熱器より出る復水量を制御するレベル制
御装置（レベルコントローラ13とレベル制御弁14）等で
構成されている。第１図において、第８図と重複する部
分については説明を省略する。

第３図は、最終加熱器である予熱器６の全体構造を、
第４図は、貯蔵タンク出口の一次加熱器であるサクショ
ンヒータ４の全体構造を示す図であり、第５図は、第３
図および第４図の伝熱管の入口側の断面図である。予熱
器６とサクションヒータ４は、被加熱流体の配管と同径
で、二重管構造の内管である伝熱管20、20′と伝熱管の
一部を構成し伝熱管の外部にある螺旋形状の伝熱フィン
兼用仕切り板21、21′と外筒22、22′と、被加熱流体の
ノズル23、23′と、加熱媒体のノズル24、24′と内管と
外筒を固定して加熱媒体の密閉流路を形成するエンドプ
レート26、26′等で構成されている。ここで第５図に示
すように、伝熱管20、20′の入口部およびノズル23、2
3′には、被加熱流体に旋回流を与える螺旋形状の整流
板27が設けられている。

第１図に示す加熱供給装置において、サクションヒー
タ４は、貯蔵タンク１から供給される流体を一次加熱
し、後流のサービスポンプ５または予熱器６まで輸送す
るに好適な粘度になるように昇温する加熱器で、貯蔵タ
ンクのすぐ出口に水平配置され、ボトムヒータ３で貯蔵
タンク内の流体を保温した後、復水を加熱媒体として使
用し、加熱媒体の熱回収の効率化を図っている。予熱器
６は、サクションヒータ４で予熱され、サービスポンプ
５で加圧輸送された流体を、最終目的の温度まで二次加
熱する加熱器であり、被加熱流体がスラリまたはエマル
ジョンのような、同液２相の混合流体または異種液体の
混合液であることを考慮し、流体の均一混合の下での性
状を安定に保持して、性状の不安定または分離を防止す
る目的で、第６図に示す粘度カーブ30における流体性状
の安定限界線33以下の安定域31内の温度を保って、その
温度以上に加熱せず、かつ加熱媒体の熱回収を有効に行
なう方式をとっている。すなわち、加熱器内に水蒸気の
凝縮液面25を有する、第３図に示す浸水式堅形予熱器を
採用して、加熱後の流体出口を復水出口と同じ下部に設
ける方法により、不安定分離を生じない安定した均一性
状を保持し得る温度内に、流体の加熱昇温を限定でき
る。

サクションヒータ４および予熱器６ともに、被加熱流
体は第５図に示すごとく、入口部に設けられた螺旋形状
の整流板27の効果により旋回渦流を生じ、伝熱管内を流
れる。また、加熱媒体である水蒸気または復水は、第３
図と第４図に示す螺旋形状の伝熱フィン兼用仕切り板の
効果で、旋回流となって伝熱管外を流れる。したがっ
て、伝熱管内外での旋回流は、流体と加熱媒体間の熱伝
達効果を最大限に発揮でき、かつフィン付き伝熱管によ
り伝熱面積も有効に利用できるので、第７図に示すごと
く、従来の多管式熱交換器に較べ、低い圧力損失で効率
のよい熱交換が達成できる。

第２図は、本発明の他の実施例を示す加熱装置の系統
図である。第２図において、第１図と異なる点は、予熱
器６をサクションヒータ４と同様に、復水を加熱媒体と
する温水加熱器とし、さらに後流のバーナ18の入口粘度
を一定に制御する最終加熱器17を設けたことである。加
熱器17は、さきに説明済みの堅形浸水式加熱器であっ
て、バーナ18の入口の粘度を検出し、加熱媒体である水
蒸気流量を制御弁12で調整して、第６図に示す温度−粘
度線図における、バーナでの噴霧燃焼に好ましい粘度範
囲に燃料がなるよう加熱昇温するものである。燃料がス
ラリまたはエマルジョンのような、不安定な性状を有す
る流体であっても、さきの実施例で説明のごとく、予熱
器６での加熱範囲を第６図に示す安定域31内に留めてお
き、最終加熱器17による加熱をバーナ18の直前で実施す
る方法であれば、流体性状の変化の影響はない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スラリやエマルジョン流体を加熱す
るに際し、加熱装置内での固形分などの成分の分離や堆
積が生じることなく、また流動圧力損失が少なく、加熱
器においての伝熱効率を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明になる加熱装置の一実施例を示す系統
図、第２図は、本発明の他の実施例系統図、第３図と第
４図は、本発明における加熱器の構造説明図、第５図
は、本発明における加熱器入口部の伝熱管内構造説明
図、第６図は，スラリやエマルジョン等の性状を示す説
明図、第７図は、本発明になる加熱器の性能説明図、第
８図は、重要の加熱装置の系統図、第９図は、従来のサ
クションヒータの構造説明図、第10図は、従来の予熱器
の構造図である。 １…貯蔵タンク、３…ボトムヒータ、４…サクションヒ
ータ、５…サービスポンプ、６…予熱器、７…被加熱流
体、８…被加熱流体配管、９…温度コントローラ、10…
加熱媒体、11…加熱媒体配管、12…温度制御弁、18…バ
ーナ、20…伝熱用内管、21…伝熱フィン兼用仕切り板、
22…外筒。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉粒状固体と液体の混合体であるスラリま
   たは２種以上の液体の混合物からなるエマルジョン流体
   を貯蔵する装置と、上記貯蔵装置から取出して所定温度
   に加熱する加熱器と、加熱された上記流体を目的場所に
   輸送する装置とを備えたスラリまたはエマルジョン流体
   の加熱供給装置において、上記加熱器における被加熱流
   体の流通路を断面形状が一定の伝熱用内管で構成し、該
   内管の外側に所定間隔を保って外筒を設けて加熱媒体の
   流通路を形成するとともに、該流通路における加熱媒体
   入口を前記被加熱流体の加熱器入口と同じ側に設け、か
   つ前記被加熱流体の流通路である内管の入口側のみに、
   被加熱流体に旋回力を与える螺旋形状の流体流路形成体
   を設けたことを特徴とするスラリまたはエマルジョン流
   体の加熱供給装置。