JP2814125B2 - 過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置 - Google Patents

過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置

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JP2814125B2
JP2814125B2 JP2033701A JP3370190A JP2814125B2 JP 2814125 B2 JP2814125 B2 JP 2814125B2 JP 2033701 A JP2033701 A JP 2033701A JP 3370190 A JP3370190 A JP 3370190A JP 2814125 B2 JP2814125 B2 JP 2814125B2
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清秀 久治
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、加熱流体から熱を奪って被加熱流体へその
熱を与えるための回転再生式熱交換装置に関する。より
詳しくは、本発明は、ロータ内の過熱点を検出する装置
を備えた上述の回転再生式熱交換装置に関するものであ
る。
[従来の技術] 加熱流体、例えばボイラ排ガス、の保有する熱を連続
的に回収して、この熱を被加熱流体、例えばボイラ燃焼
用空気に与える装置として、中心軸のまわりに回転する
ロータを備え、そのロータの中に伝熱エレメントを収容
せしめ、この伝熱エレメントを介して加熱流体と被加熱
流体との間で熱交換を行わしめる回転再生式熱交換装置
が従来から使用されている。
加熱流体としてボイラ排ガスを使った場合、ボイラ排
ガスには、煤塵のほかに燃料の未燃分が相当量含まれて
いるので、このような煤塵や燃料未燃分がロータの中に
収容されている伝熱エレメントの表面に沈着しがちであ
る。
この伝熱エレメント上の沈着物は、そこを通過するボ
イラ排ガスによって加熱されて、その温度が発火点近傍
にまで高められることがある。この沈着物はついには発
火し始めてロータ内に過熱点を形成することとなる。も
し、この過熱点を検出することなく回転再生式熱交換装
置の運転を継続すれば、ロータ内の金属製の伝熱エレメ
ント自体が発熱するに至る場合がある。これが回転再生
式熱交換装置の火災を引き起こすこととなる。
そこで、このような回転再生式熱交換装置の火災を防
止するために、従来からも、過熱点検出装置付き回転再
生式熱交換装置が使用されていた。例えば、回転再生式
熱交換装置のロータの端面の近辺に多数の赤外線センサ
を設置することによってロータ端面の全域を監視する方
法が用いられた。赤外線センサによって、過熱点から放
射される赤外線が電気信号に変換され、この電気信号の
レベルが一定水準に達するときに警報が発せられるよう
に設計されていた。
[発明が解決しようとする課題] しかし、従来の方法では種々の問題があった。まず、
回転再生式熱交換装置のロータの内部の雰囲気が赤外線
センサに適していない。ハウジングの内部の温度は150
℃ないし350℃にも達するので、その中で赤外線センサ
を機能させるためには、常時冷却することが必要であっ
た。
また、ハウジングの内部の雰囲気が赤外線センサの内
部に侵入するという危険があった。すなわち、煤塵によ
る悪影響のほかに腐食性雰囲気による悪影響が存在し
た。
さらに、ハウジングの内部に設けられた赤外線センサ
の保守作業が容易でないという問題があった。検出装置
の保守を回転再生式熱交換装置の運転中に行うことは困
難であった。
更にまた、ハウジングの内部に赤外線センサを設置す
るためのスペースを確保しにければならない等の問題が
あった。赤外センサを多数個設置する場合には特にスペ
ース確保の問題が重要であった。
また、従来の方式では、ロータの内部の過熱点を検出
して警報を発信させることは可能であったが、これを直
接的に目視することはできなかった。
本発明の目的とするところは、従来存在した問題点を
解決して、赤外線センサをハウジング外側の環境の良好
なる場所に設置して、その機能を十分に発揮せしめ、装
置の保守作業をも容易ならしめるとともに、検出装置の
設置スペースの確保に関する問題を解決し、更にまた、
ロータの内部の過熱点を目視することも可能ならしめる
過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置を提供するこ
とである。
[課題を解決するための手段] 本発明の過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置
は、中心軸と、該中心軸のまわりに回転するロータと、
該ロータの内部に収容された伝熱エレメントと、該ロー
タの内部の過熱点を検出するための過熱点検出装置と、
加熱流体及び被加熱流体用入口及び出口ダクトを有する
該ロータを収容するハウジングとから構成され、該ロー
タを回転させることによって加熱流体と被加熱流体との
間で熱交換を行わしめる過熱点検出装置付き回転再生式
熱交換装置において、上記過熱点検出装置は、過熱点か
ら放射される赤外線を受けるための上記ハウジング内に
設けられた受光プローブと、該受光プローブにより受け
た赤外線を伝送するための該受光プローブから上記ハウ
ジングの外部にまで延長して設けられた光ファイバー
と、該光ファイバーにより伝送された赤外線を受けて電
気信号に変換するための該光ファイバーの終端部に接続
された光センサとから構成され、該光センサには、該光
センサから発信される電気信号を解析して画像表示する
ための手段が接続されていることを特徴とする。
また、上記光センサには、該光センサから発信される
電気信号を解析して警報を発するための手段が接続され
ていることも特徴とする。
さらに、上記過熱点検出装置が、過熱点から放射され
る可視光線を受けるための上記ハウジング内に設けられ
た受光プローブと、該受光プローブにより受けた可視光
線を伝送するための該受光プローブから上記ハウジング
の外部にまで延長して設けられた光ファイバーとから構
成され、該光ファイバーの終端には目視するための手段
が設けられていることも特徴とする。
尚、上記複数個の受光プローブが前記ロータの一端面
に対面してその半径方向に直線上に取付けられている
か、または、ロータの一端面に対面してその全域をカバ
ーするように取付けられていることを特徴とする。
あるいは、上記受光プローブが、ロータの半径方向に
往復運動することによって、ロータの回転運動に助けら
れてロータの端面の全域をカバーするように取付けられ
ているか、または、受光プローブがアーチ状の軌道を描
いて往復運動をすることによって、前記ロータの回転運
動に助けられてロータの端面の全域をカバーするように
取付けられていることを特徴とする。
[実施例] 図面を参照しながら実施例について以下に説明する。
第1図は、本発明に係る過熱点検出装置付き回転再生
式熱交換装置をボイラ排ガスとボイラ燃焼用空気との間
の熱交換に適用した場合を示している。
ボイラ排ガス1は、加熱流体入口ダクトより回転再生
式熱交換装置のロータ2内へ入る。ロータ2の内部にお
いて、ボイラ排ガス1は伝熱エレメント3によって顕熱
を奪われる。ロータ2はロータ駆動装置(図示せず)に
よって回転させられているので、ボイラ排ガス1から伝
熱エレメント3への熱の伝達は連続的に行われる。熱の
伝達を終えたボイラ排ガス1は、加熱流体出口ダクトを
経て回転再生式熱交換装置の外へ排出される。
他方、ボイラ燃焼用空気4は、被加熱流体入口ダクト
より回転再生式熱交換装置のロータ2内へ入り、そこ
で、ロータ2の内部に収容された伝熱エレメント3の顕
熱を奪い、被加熱流体出口ダクトを経て回転再生式熱交
換装置の外へ排出される。
上述のボイラ排ガス1は煤塵や燃料未燃分を含んでい
るので、それらがロータ2の内部に収容された伝熱エレ
メント3の層を通過する際に伝熱エレメント3の表面に
沈着する。この沈着物の温度が発火点に達すると燃焼し
て過熱点を形成する。この過熱点を検出しなければ、つ
いには金属製の伝熱エレメント3の急激な酸化反応を引
き起こして伝熱エレメント3及びロータ2の火災を発生
させることがある。
そのような事態を未然に防止するためには、過熱点を
確実に検出することが必要である。そこで、本発明に係
る過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置では、ロー
タ2の被過熱流体4側の低温側端面の近傍に過熱点から
放射される赤外線を受けるための受光プローブ5が設け
られている。この受光プローブ5の主要部はマイクロレ
ンズと光ファイバーとから構成されている。
受光プローブ5にて集光された赤外線は、受光プロー
ブ5に接続されて、そこからハウジングの外部にまで延
長されて敷設された光ファイバー6の中を伝送される。
この伝送用の光ファイバー6はステンレス銅製のフレク
シブル管で保護されている。光ファイバー6としては、
赤外線伝送に適したフッ化物赤外ファイバーを使用す
る。石英ファイバーをこの目的に使用することも可能で
ある。
伝送用の光ファイバー6は、ハウジングの外部におい
て光センサ7に接続されている。この接続は、光コネク
タを経由して行われているので、光ファイバー6の着脱
は容易である。光センサ7は良好な環境に設置されてい
る。光センサ7に達した赤外線では、ここで電気信号に
変換される。光センサの中心部はPbSやPbSeなどの検出
素子によって構成されている。
電気信号は、光センサ7に接続された解析装置8及び
画像表示装置9においてA/D変換された後、マイクロプ
ロセッサによって温度情報に変換された後に、画像表示
される。解析装置からの情報に基いて、警報を発信させ
るように設計することも可能である。
受光プローブ5を別途に設けて、これに可視光線用光
ファイバー10を接続して、ハウジングの外部にまで延長
された光ファイバーに接眼レンズ11を接続することによ
って、過熱点を直接的にハウジングの外側から目視にて
観察することが可能である。この場合の光ファイバー10
としては石英ファイバーを使用する。
第2図および第3図は、本発明に係る過熱点検出装置
付き回転再生式熱交換装置における受光プローブ5の各
種配置例を示すものである。
まず、第2図の右側の配置例は、複数個の受光プロー
ブ5がロータ2の低温側端面に対面して半径方向に一列
に配列されている。この配列にて、ロータ2の回転運動
に助けられて、ロータ2の端面の全域がカバーされるこ
ととなる。
第2図の左側の配置例は、多点検出を行う場合を示
す。このように多数個の受光プローブを設置することに
よって、ロータの回転運動が停止している場合であって
もロータの端面の全域を監視することができる。
第3図の右側の配置例は、受光プローブ5を単一個に
して、これをロータ2の半径方向に直線状に往復運動さ
せることによってロータ2の端面の全域をカバーさせる
ことも可能である。ロータ2の回転運動に助けられて、
この機構によってロータ2の端面の全域が監視される。
第3図の左側の配置例は、受光プローブ5をアーチ状
に往復運動させることによってロータ2の端面の全域を
カバーさせることも可能である。ロータ2の回転運動に
助けられて、この機構によってもロータ2の端面の全域
が監視される。
[発明の効果] 本発明により、光センサを回転再生式熱交換装置の外
部に設置することを可能ならしめた。その結果、光セン
サを良好な環境に置いてセンサ感度を安定化させ、検出
精度を大巾に向上させることに成功した。
また、従来方法で必要とされていた光センサの冷却装
置が不要となった。本発明により受光プローブをロータ
の高温側端面へ設置することが可能となった。光センサ
の保守作業が、上述の設置方法によって、極めて容易と
なった。回転再生式熱交換装置の運転中であっても光セ
ンサの保守作業を行うことが可能である。
更にまた、光センサの設置スペース確保の問題が本発
明によって解決した。
可視光線用光ファイバーを使用することによって回転
再生式熱交換装置のロータの内部を直接的に目視するこ
とが可能となった。この直接的目視による観察は画像表
示と併用することも可能である。
受光プローブのサイズが小さいので、多点検出方式を
採用することが容易であり、また、受光プローブのレン
ズ部の清掃は小径のエアノズルの使用にて十分可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略説明図、第2図及
び第3図は受光プローブの配置例を示す説明図である。 1……ボイラ排ガス、2……ロータ、3……伝熱エレメ
ント、4……ボイラ燃焼用空気、5……受光プローブ、
6……光ファイバー、7……光センサ、8……解析装
置、9……画像表示装置、10……光ファイバー、11……
接眼レンズ

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中心軸と、該中心軸のまわりに回転するロ
    ータと、該ロータの内部に収容された伝熱エレメント
    と、該ロータの内部の過熱点を検出するための過熱点検
    出装置と、加熱流体及び被加熱流体用入口及び出口ダク
    トを有する該ロータを収容するハウジングとから構成さ
    れ、該ロータを回転させることによって加熱流体と被加
    熱流体との間で熱交換を行わしめる過熱点検出装置付き
    回転再生式熱交換装置において、上記過熱点検出装置
    は、過熱点から放射される赤外線を受けるための上記ハ
    ウジング内に設けられた受光プローブと、該受光プロー
    ブにより受けた赤外線を伝送するための該受光プローブ
    から上記ハウジングの外部にまで延長して設けられた光
    ファイバーと、該光ファイバーにより伝送された赤外線
    を受けて電気信号に変換するための該光ファイバーの終
    端部に接続された光センサとから構成され、該光センサ
    には、該光センサから発信される電気信号を解析して画
    像表示するための手段が接続されていることを特徴とす
    る過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置。
  2. 【請求項2】中心軸と、該中心軸のまわりに回転するロ
    ータと、該ロータの内部に収容された伝熱エレメント
    と、該ロータの内部の過熱点を検出するための過熱点検
    出装置と、加熱流体及び被加熱流体用入口及び出口ダク
    トを有する該ロータを収容するハウジングとから構成さ
    れ、該ロータを回転させることによって加熱流体と被加
    熱流体との間で熱交換を行わしめる過熱点検出装置付き
    回転再生式熱交換装置において、上記過熱点検出装置
    は、過熱点から放射される赤外線を受けるための上記ハ
    ウジング内に設けられた受光プローブと、該受光プロー
    ブにより受けた赤外線を伝送するための該受光プローブ
    から上記ハウジングの外部にまで延長して設けられた光
    ファイバーと、該光ファイバーにより伝送された赤外線
    を受けて電気信号に変換するための該光ファイバーの終
    端部に接続された光センサとから構成され、該光センサ
    には、該光センサから発信される電気信号を解析して警
    報を発するための手段が接続されていることを特徴とす
    る過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置。
  3. 【請求項3】中心軸と、該中心軸のまわりに回転するロ
    ータと、該ロータの内部に収容された伝熱エレメント
    と、該ロータの内部の過熱点を検出するための過熱点検
    出装置と、加熱流体及び被加熱流体用入口及び出口ダク
    トを有する該ロータを収容するハウジングとから構成さ
    れ、該ロータを回転させることによって加熱流体と被加
    熱流体との間で熱交換を行わしめる過熱点検出装置付き
    回転再生式熱交換装置において、上記過熱点検出装置
    は、過熱点から放射される可視光線を受けるための上記
    ハウジング内に設けられた受光プローブと、該受光プロ
    ーブにより受けた可視光線を伝送するための該受光プロ
    ーブから上記ハウジングの外部にまで延長して設けられ
    た光ファイバーとから構成され、該光ファイバーの終端
    には目視するための手段が設けられていることを特徴と
    する過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置。
  4. 【請求項4】上記請求項1ないし3記載の過熱点検出装
    置付き回転再生式熱交換装置において、複数個の受光プ
    ローブが前記ロータの一端面に対面してその半径方向に
    直線上に取付けられていることを特徴とする過熱点検出
    装置付き回転再生式熱交換装置。
  5. 【請求項5】上記請求項1ないし3記載の過熱点検出装
    置付き回転再生式熱交換装置において、多数個の受光プ
    ローブが前記ロータの一端面に対面してその全域をカバ
    ーするように取付けられていることを特徴とする過熱点
    検出装置付き回転再生式熱交換装置。
  6. 【請求項6】上記請求項1ないし3記載の過熱点検出装
    置付き回転再生式熱交換装置において、前記受光プロー
    ブが前記ロータの半径方向に往復運動することによっ
    て、ロータの回転運動に助けられてロータの端面の全域
    をカバーするように取付けられていることを特徴とする
    過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置。
  7. 【請求項7】上記請求項1ないし3記載の過熱点検出装
    置付き回転再生式熱交換装置において、前記受光プロー
    ブがアーチ状の軌道を描いて往復運動をすることによっ
    て、前記ロータの回転運動に助けられてロータの端面の
    全域をカバーするように取付けられていることを特徴と
    する過熱点検出装置付き回転再生式熱交換装置。
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US5791400A (en) * 1996-07-01 1998-08-11 Abb Air Preheater, Inc. Linear scan hot spot detection system
US5762128A (en) * 1996-11-15 1998-06-09 Abb Air Preheater, Inc. On-line regenerative air preheater fouling sensing system

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