JP2989891B2 - Improved heat exchanger - Google Patents

Improved heat exchanger

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JP2989891B2
JP2989891B2 JP3506692A JP50669291A JP2989891B2 JP 2989891 B2 JP2989891 B2 JP 2989891B2 JP 3506692 A JP3506692 A JP 3506692A JP 50669291 A JP50669291 A JP 50669291A JP 2989891 B2 JP2989891 B2 JP 2989891B2
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JP
Japan
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heat exchanger
discharge chamber
heating chamber
chamber
hole
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スチュアート,ピーター・ジェームズ
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SHIIFUOODO NOMINIIZU Pty Ltd
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SHIIFUOODO NOMINIIZU Pty Ltd
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換器に関し、より詳細には、か焼、乾
燥、再活性化、吸熱並びに発熱反応、及び同様の熱処理
をする目的で微粒子材料を処理するために用いることが
できる熱交換器に関する。
The present invention relates to heat exchangers, and more particularly to treating particulate materials for the purpose of calcination, drying, reactivation, endothermic and exothermic reactions, and similar heat treatments. Heat exchanger.

一形態において、本発明は、流動性の微粒子材料用の
熱交換器を提供するものであって、この熱交換器は、加
熱室と、該加熱室に関連して設けられる加熱手段と、上
記加熱室の上方に設けられる容器と、上記加熱室の下方
に設けられる排出室と、上記加熱室を貫通してホッパと
上記排出室との間に伸長する一組の流通路とを備えて成
り、上記排出室はその下方部分に出口を有しており、ま
た上記排出室には、該排出室の中で発生する気体圧力を
解放するために上記加熱室に開放している少なくとも1
つの絞り流通路が設けられている。
In one aspect, the invention provides a heat exchanger for a flowable particulate material, the heat exchanger comprising a heating chamber, heating means provided in connection with the heating chamber, and A container provided above the heating chamber, a discharge chamber provided below the heating chamber, and a set of flow passages extending through the heating chamber and extending between the hopper and the discharge chamber. The discharge chamber has an outlet in a lower part thereof, and the discharge chamber has at least one opening to the heating chamber for releasing gas pressure generated in the discharge chamber.
There are two throttle passages.

本発明の好ましい特徴によれば、上記流通路は、上記
排出室と上記加熱室との間の開度を、温度の増加に伴っ
て増加させるようになされている。
According to a preferred feature of the present invention, the flow passage is configured to increase an opening between the discharge chamber and the heating chamber with an increase in temperature.

本発明の好ましい特徴によれば、上記排出室及び加熱
室は壁部により分離されており、また上記流通路は上記
壁部を貫通する穴により形成されている。
According to a preferred feature of the invention, the discharge chamber and the heating chamber are separated by a wall, and the flow passage is formed by a hole passing through the wall.

上記特徴の好ましい特徴によれば、上記穴は略中央に
位置している。
According to a preferred feature of the above feature, the hole is substantially centrally located.

上記2つの特徴の好ましい特徴によれば、上記穴には
この穴から半径方向に伸長する複数の切り溝が設けられ
ている。
According to a preferred feature of the above two features, the hole is provided with a plurality of kerfs extending radially from the hole.

本発明は、ある特定の実施例に関する以下の記載を読
むことによりより完全に理解されよう。以下の説明は添
付の図面を参照して行うものであり、これら図面におい
て、 図1は、本実施例の熱交換器を一部断面で示す立面図
であり、 図2は、加熱室を排出室から分離させている熱交換器
の壁部の概略的な平面図であり、 図3a、図3b及び図3cは、加熱室を排出室から分離させ
ている壁部を一部断面で示す概略的な立面図であって、
上記通路を含む壁部の部分が種々の変形段階にある状態
を示している。
The present invention will be more fully understood from reading the following description of certain embodiments. The following description is made with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is an elevational view, partially in section, of the heat exchanger of the present embodiment, and FIG. FIG. 3b is a schematic plan view of a wall of the heat exchanger separated from the discharge chamber, and FIGS. A schematic elevation view,
The state of the wall part including the passage in various stages of deformation is shown.

本実施例は、微粒子材料を乾燥及び/又は再活性化さ
せるために、そのような微粒子材料を加熱するための熱
交換器に関する。本実施例が関連する熱交換器の一般的
な形態は、オーストラリア特許第574012号の主題であ
る。
This embodiment relates to a heat exchanger for heating such particulate material to dry and / or reactivate the particulate material. The general form of heat exchanger to which this embodiment relates is the subject of Australian Patent No. 574012.

過去においては、上述の熱交換器を,有機汚染物質を
伴うカーボンパルプを乾燥及び/又は再活性化させる目
的でそのようなカーボンパルプを乾燥させるために用い
ると、微粒子材料が熱交換器を通過する際のそのような
有機汚染物の熱分解の結果として、かなり高い背圧が排
出室に発生することが判明している。本発明の目的は、
そのような気体圧力を抜き、かつ有害な気体が大気中に
逃げる可能性を低減させるようにその気体を取り除くた
めの手段を提供することである。
In the past, the heat exchangers described above were used to dry such carbon pulp for the purpose of drying and / or reactivating carbon pulp with organic contaminants so that particulate material passed through the heat exchanger. It has been found that as a result of the thermal decomposition of such organic contaminants in the process, a significantly higher back pressure is created in the discharge chamber. The purpose of the present invention is
The purpose is to provide a means for relieving such gas pressure and removing the harmful gas so as to reduce the possibility of escaping into the atmosphere.

本実施例の熱交換器は、バーナ(図示せず)のノズル
を収容する略円筒形の閉止された加熱室11を備えてお
り、上記ノズルは、加熱室の下方部分に位置するポート
13から懸架されていると共に、加熱室の中へほぼ接線方
向に伸びている。熱交換器の側壁は、断熱材12で覆われ
ている。燃焼生成物を排出するために、煙道管15が加熱
室の上方端に設けられている。加熱室11の上方端には、
ホッパ14から成る容器が設けられており、一方加熱室の
下方端には排出室17が設けられている。
The heat exchanger of the present embodiment includes a substantially cylindrical closed heating chamber 11 for accommodating a nozzle of a burner (not shown), and the nozzle is located at a lower portion of the heating chamber.
It is suspended from 13 and extends almost tangentially into the heating chamber. The side wall of the heat exchanger is covered with a heat insulating material 12. A flue tube 15 is provided at the upper end of the heating chamber for discharging combustion products. At the upper end of the heating chamber 11,
A container comprising a hopper 14 is provided, while a discharge chamber 17 is provided at the lower end of the heating chamber.

ホッパ14は、加熱室の上側壁の上方に位置するように
支持されており、これによりホッパと加熱室との間には
空間が存在する。ホッパ自体には、複数の空気循環チュ
ーブ20が設けられており、これら循環チューブは、下側
壁から、ホッパ内の材料の予期されるレベルよりも上方
まで上方に伸長している。使用の際には、熱交換器の上
方の空間から伸びる空気循環チューブ内に、加熱された
空気流が発生し、この空気流は、ホッパの内容物を加熱
する役割と果たし、内容物の予熱及び/又は乾燥をある
程度促進する。
The hopper 14 is supported so as to be located above the upper side wall of the heating chamber, so that a space exists between the hopper and the heating chamber. The hopper itself is provided with a plurality of air circulation tubes 20, which extend upwardly from the lower wall to above the expected level of material in the hopper. During use, a heated air flow is generated in an air circulation tube extending from the space above the heat exchanger, and this air flow serves to heat the contents of the hopper and preheat the contents. And / or promotes drying to some extent.

熱交換器には、ホッパ14の排出室17との間に伸長する
複数の熱交換チューブ16が設けられており、これら熱交
換チューブは加熱室を貫通している。加熱チューブは、
複数の同心円状の配列(一列だけを図示する)、一組の
半径方向の配列、ランダムな配列あるいは他の考え得る
形態等の適宜な配列とすることができる。この実施例の
熱交換チューブは、ホッパから懸架されていて、加熱室
に堅固に固定されることなく、加熱室の上側及び下側の
壁部に設けられた孔を貫通している。そうではなく、そ
の加熱チューブを排出室によって支持することがもでき
る。熱交換チューブ16の取り付けは、熱交換器が作動し
ている間の熱膨張及び熱収縮並びにその後の加熱室11と
ホッパ14と排出室17との間の移動量の差を許容するよう
に行われる。
The heat exchanger is provided with a plurality of heat exchange tubes 16 extending between the discharge chamber 17 of the hopper 14 and these heat exchange tubes penetrate the heating chamber. The heating tube is
Any suitable arrangement, such as a plurality of concentric arrangements (only one row is shown), a set of radial arrangements, a random arrangement, or other conceivable forms can be used. The heat exchange tube of this embodiment is suspended from the hopper, and penetrates through holes provided in the upper and lower walls of the heating chamber without being firmly fixed to the heating chamber. Instead, the heating tube can be supported by a discharge chamber. The heat exchange tube 16 is mounted so as to allow for thermal expansion and contraction during the operation of the heat exchanger and a difference in the amount of movement between the heating chamber 11, the hopper 14 and the discharge chamber 17 thereafter. Will be

排出室は、加熱室の下方に位置しており、また図面に
概略示す出口18が設けられている。排出室は、加熱チュ
ーブから流れる材料を冷却し、そのような材料を大気か
ら熱絶縁する手段を提供し、この手段は、加熱された材
料が反応性を有する場合に必要とされる。
The discharge chamber is located below the heating chamber and is provided with an outlet 18 shown schematically in the drawing. The discharge chamber cools the material flowing from the heating tube and provides a means to thermally insulate such material from the atmosphere, which is required if the heated material is reactive.

本実施例の場合においては、排出室17と加熱室11は壁
部21により分離されており、排出室17の壁部の平面図が
図2に示されている。壁部21の周囲には、加熱室11の下
側面に設けられるボルトと係合するための円周方向に隔
置された複数の穴22が設けられている。壁部はまた、一
組の穴22から半径方向内方に隔置された一組の穴23を有
しており、これら穴23は、熱交換チューブ16の下方端を
きっちりと収容するような寸法になされている(図2に
は穴23の中の幾つかだけを示してある)。穴23は熱交換
チューブと締まり嵌めしないような寸法になされてお
り、これにより熱膨張及び熱収縮に起因する穴23と熱交
換チューブとの間の相対的な移動が許容される。必要に
応じて、各々の穴と熱交換チューブとの間に適宜なシー
ルを設けることができる。
In the case of this embodiment, the discharge chamber 17 and the heating chamber 11 are separated by a wall 21, and a plan view of the wall of the discharge chamber 17 is shown in FIG. Around the wall 21, there are provided a plurality of circumferentially spaced holes 22 for engaging with bolts provided on the lower surface of the heating chamber 11. The wall also has a set of holes 23 radially inwardly spaced from the set of holes 22 such that the holes 23 provide a tight fit for the lower end of the heat exchange tube 16. It is dimensioned (only some of the holes 23 are shown in FIG. 2). The hole 23 is dimensioned so that it does not interference fit with the heat exchange tube, thereby allowing relative movement between the hole 23 and the heat exchange tube due to thermal expansion and contraction. If necessary, a suitable seal can be provided between each hole and the heat exchange tube.

使用の際には、材料をホッパ14の中に堆積し、この材
料を熱交換チューブ16を通じて排出室17の中へ流す。ホ
ッパ14と排出室との間の通路の中で材料が加熱される。
加熱する機能は、カーボンパルプの場合においては再活
性化するために行うものであり、また汚染物を乾燥ある
いは取り除くために又は材料の加熱を必要とするあらゆ
る、か焼あるいは反応を行うためのものである。加熱さ
れた材料が排出室の中へ入ると、加熱された材料から気
体が発生し、これにより排出室の中に気体圧力が生じ、
この気体圧力は排出室へのあるいは排出室からの材料流
れを阻害することがある。
In use, the material is deposited in the hopper 14 and the material flows through the heat exchange tube 16 into the discharge chamber 17. The material is heated in the passage between the hopper 14 and the discharge chamber.
The function of heating is to re-activate in the case of carbon pulp, and to perform any calcination or reaction to dry or remove contaminants or to heat the material. It is. When the heated material enters the discharge chamber, gas is generated from the heated material, which creates a gas pressure in the discharge chamber,
This gas pressure can impede the flow of material into and out of the discharge chamber.

加熱室及び排出室を更に分割している壁部21には、必
要に応じて中央に設けることができる少なくとも1つの
孔24が形成されている。半径方向に伸長する一連の切り
溝25が設けられており、これら切り溝は、壁部を通して
孔の周囲で切断され、ほぼ同一の長さを有している。切
り溝に加えて、あるいは切り溝の代わりに、熱交換チュ
ーブを収容する孔23の少なくとも幾つかのものに、半径
方向に伸長する1組の切り溝25を形成することができ、
この場合には、孔チューブとの間にはシールを設けな
い。
The wall 21 further dividing the heating chamber and the discharge chamber is formed with at least one hole 24 which can be provided at the center as required. A series of radially extending kerfs 25 are provided which are cut around the hole through the wall and have approximately the same length. In addition to or instead of the kerfs, a set of radially extending kerfs 25 can be formed in at least some of the holes 23 containing the heat exchange tubes,
In this case, no seal is provided between the hole tube.

熱交換器が、壁部19がほぼ冷たい状態にある運転開始
段階にある時には、少なくとも孔24により画成される通
路及び/又は熱交換チューブ、孔23及びそれぞれの切り
溝25の間の空間を介する流路はほぼ閉塞している。しか
しながら壁部が加熱されるに従い、壁部は膨張し、この
膨張の結果として、壁部はその中央部を軸方向に偏位さ
せて変形する。この結果、切り溝25の間に画成される部
分が壁部の平面から偏位し、これにより孔22及び/又は
孔23の寸法が増大する。この変形は、排出室と加熱室と
の間の流通の度合いを増加させる。
When the heat exchanger is in the start-up phase when the wall 19 is in a substantially cold state, at least the passages defined by the holes 24 and / or the space between the heat exchange tubes, the holes 23 and the respective kerfs 25 are formed. The intervening flow path is substantially closed. However, as the wall is heated, the wall expands, and as a result of this expansion, the wall deforms with its central portion displaced axially. As a result, the portion defined between the kerfs 25 is offset from the plane of the wall, thereby increasing the size of the holes 22 and / or 23. This deformation increases the degree of flow between the discharge chamber and the heating chamber.

熱交換チューブに供給されている微粒子材料が有機物
質により汚染されている場合には、その有機物質の熱分
解により発生する気体生成物が圧力を発生し、これによ
り上記気体生成物は、孔24及び/又は孔23と加熱チュー
ブとの間の空間を介して熱交換器の中へ押し込まれ、こ
の時点において上記気体生成物は加熱室の中で消費され
る。
When the particulate material supplied to the heat exchange tube is contaminated with an organic substance, a gas product generated by the thermal decomposition of the organic substance generates pressure, whereby the gas product is released from the pores 24. And / or pushed into the heat exchanger via the space between the hole 23 and the heating tube, at which point the gaseous product is consumed in the heating chamber.

微粒子材料が有機物質により重度に汚染されている場
合には、微粒子材料からの気体状の熱分解生成物の流れ
はより多くなり、その結果として、加熱室の孔24の領域
に生じる燃焼が壁部を更に加熱し、これにより切り溝25
の間に画成された部分を更に偏位させ、この偏位によっ
て孔22が更に開き燃焼室内に生成するであろう圧力を解
放する。排出室から加熱室への気体の流れは更に、排出
室の中へ流れる熱い微粒子材料を、加熱室の酸化の影響
からほぼ隔離するのを確実にする。
If the particulate material is heavily contaminated with organic matter, the flow of gaseous pyrolysis products from the particulate material will be higher, and as a result, combustion occurring in the region of the holes 24 in the heating chamber will be impeded. Section is further heated, thereby providing a kerf 25
The portion defined between them further deviates, which causes the holes 22 to open further, releasing the pressure that would build up in the combustion chamber. The gas flow from the discharge chamber to the heating chamber further ensures that the hot particulate material flowing into the discharge chamber is substantially isolated from the effects of oxidation of the heating chamber.

上述の実施例の熱交換器は、使用の際にかなり大量の
有機物質により汚染されることになるかもしれない微粒
カーボンを再活性化させる必要がある場合には、特に効
果を発揮することが判明している。
The heat exchanger of the above embodiment may be particularly effective when it is necessary to re-activate the fine carbon that may be contaminated by a significant amount of organic material in use. It is known.

本発明の範囲が、上述の実施例の特定の範囲に制約さ
れる必要がないことは理解されるべきである。
It should be understood that the scope of the present invention need not be limited to the particular scope of the embodiments described above.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F26B 23/10 F28D 7/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F26B 23/10 F28D 7/16

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】流動性の微粒子材料を加熱するための熱交
換器であって、 加熱室と、 前記加熱室に関連して設けられる加熱手段と、 前記加熱室の上方に設けられる容器と、 前記加熱室の下方に設けられる排出室と、 前記容器と前記排出室との間で前記加熱室を貫通する1
組の流通路とを備えており、 前記排出室は、その下方部分に出口を有しており、 前記排出室には、該排出室の中で発生する気体圧力を解
放するように前記加熱室に開放している少なくとも1つ
の制限された通路が設けられており、 前記少なくとも1つの制限された通路は、前記排出室と
前記加熱室との間の開度を、温度上昇に伴って増加させ
ることができることを特徴とする熱交換器。
1. A heat exchanger for heating a flowable particulate material, comprising: a heating chamber; heating means provided in connection with the heating chamber; and a container provided above the heating chamber. A discharge chamber provided below the heating chamber; and 1 that penetrates the heating chamber between the container and the discharge chamber.
A set of flow passages, wherein the discharge chamber has an outlet in a lower portion thereof, and wherein the discharge chamber has a heating chamber for releasing gas pressure generated in the discharge chamber. At least one restricted passage that is open to the at least one, and the at least one restricted passage increases an opening degree between the discharge chamber and the heating chamber with an increase in temperature. Heat exchanger characterized by the ability to:
【請求項2】請求項1に記載の熱交換器において、 前記排出室と前記加熱室とが、壁部により分離されてお
り、 また、前記少なくとも1つの制限された通路の各々が、
前記壁部を貫通する穴を備えていることを特徴とする熱
交換器。
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the discharge chamber and the heating chamber are separated by a wall, and each of the at least one restricted passage is
A heat exchanger comprising a hole penetrating the wall.
【請求項3】請求項2に記載の熱交換器において、 前記穴がほぼ中央に位置されていることを特徴とする熱
交換器。
3. The heat exchanger according to claim 2, wherein the hole is located substantially at the center.
【請求項4】請求項3に記載の熱交換器において、 前記穴には、該穴から半径方向に伸長する複数の切り溝
が設けられていることを特徴とする熱交換器。
4. The heat exchanger according to claim 3, wherein the hole is provided with a plurality of kerfs extending radially from the hole.
【請求項5】請求項1に記載の熱交換器において、 前記1組の流通路は、さらに、前記容器から前記排出室
へ伸長するチューブを有しており、 前記壁部は、1組の孔を有しており、前記1組の孔の各
々は、前記1組の流通路の前記チューブの1つを収容す
ることを特徴とする熱交換器。
5. The heat exchanger according to claim 1, wherein the set of flow passages further includes a tube extending from the container to the discharge chamber, and the wall portion includes a set of tubes. The heat exchanger having holes, wherein each of the set of holes accommodates one of the tubes of the set of flow passages.
【請求項6】請求項5に記載の熱交換器において、 前記チューブの少なくとも1つは、対応する孔内に締ま
り嵌めではない関係で収容されており、 前記少なくとも1つの制限された通路は、前記少なくと
も1つのチューブと、対向する孔との間の空所を有する
ことを特徴とする熱交換器。
6. The heat exchanger according to claim 5, wherein at least one of said tubes is received in a non-interference relationship within a corresponding bore, and said at least one restricted passage is A heat exchanger having a void between the at least one tube and an opposing hole.
【請求項7】請求項6に記載の熱交換器において、 前記対応する孔には、該孔から半径方向に伸長する複数
の切り溝が形成されていることを特徴とする熱交換器。
7. The heat exchanger according to claim 6, wherein a plurality of cut grooves extending in a radial direction from the corresponding hole are formed in the corresponding hole.
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