JP3643986B2 - 空気予熱器におけるシールの数を増大せしめる方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の背景】
本発明は、回転再生式空気予熱器内における漏洩を抑制するための空気予熱器の軸方向シール及び半径方向シールに関する。より詳細には、本発明は既設の空気予熱器内に軸方向シール及び半径方向シールを追加する方法及び構造に関する。
【0002】
回転再生式空気予熱器は、ボイラを去る煙道ガスからの顕熱を、ロータ内に入来してロータ内の回転再生式熱伝達表面を通る燃焼用空気に伝達せしめるものであり、熱伝達表面は連続してガス流れ及び空気流れを通して回転する。熱伝達表面が詰込まれたロータは、仕切板と称されている多数の半径方向に延びる板により多数の区画室に分割されている。これらの区画室はモジュールバスケットを保持するようにし、これらのモジュールバスケットには熱伝達表面が収容されている。
【0003】
空気予熱器は、セクタ板によりひとつの煙道ガス側セクタ部とひとつ又はそれ以上の燃焼用空気側セクタ部とに分割されている。典型的な既設の回転再生式空気予熱器においては、仕切板の上側(頂部)及び下側(底部)軸方向縁に取り付けられているリジッド又はフレキシブルな半径方向シールがこれらのセクタ板に非常に接近して、空気側セクタ部とガス側セクタ部との間の空気及び/又はガスの漏洩を最小にする。同様に、仕切板の外側縁に取り付けられているリジッド又はフレキシブルな軸方向シールがハウジングの内側表面に取り付けられている軸方向シール板に非常に接近して、これらの間の漏洩を最小にする。典型的な既設の空気予熱器において、仕切板の数、セクタ板及びシール板の幅は、いつでも、ひとつだけの半径方向シール及びひとつだけの軸方向シールがその関連する一枚の板に近接して配設されるようなものとされている。これらのシールは、近接シールであり、セクタ板又はシール板の密封表面に接触するようには設計されていない。したがって、シールを越しての漏洩が存在し、その漏洩の量はシールにわたっての空気流れとガス流れとの間の圧力差に依存する。漏洩は、熱効率を低下せしめ、またファンを動かすために使用するエネルギの増大を必要とさせ、これにより高コストを生じせしめる。漏洩の流れは、更に、灰を運び、これらの灰がシール及び密封表面の腐食を生じせしめる。
【0004】
【発明の概要】
本発明は、既設の空気予熱器内に追加の軸方向シール及び半径方向シールを追加する方法に関する。追加のシールを取り付けるために元の熱交換バスケット、元の半径方向シール、元の軸方向シール及び元の格子はすべて空気予熱器から取り除かれる。もし内側及び外側ステー板が再使用できない場合には、これらのステー板は取り除かれる。もし内側及び外側ステー板が再使用できる場合には、材料ストリップが外側ステー板から取り除かれて、中間仕切板を受け入れることができるようにする。また、高温及び低温ステー板延長部材(端板)が内側ステー板に取り付けられる。更に、中間仕切板が元の各区画室内に配置されて内側及び外側ステー板に取り付けられる。また、低温ステー板延長部材(端板)が外側ステー板に取り付けられる。それから、もしバスケット支持体が格子とステー板との組合せから成っている場合には、新規の格子が元の仕切板及び中間仕切板に取り付けられる。それから、追加の高温及び低温端軸方向シール支持棒がロータシェル及び中間仕切板に取り付けられる。それから、軸方向シールが元の軸方向シール支持棒及び追加の軸方向シール支持棒に取り付けられると共に、半径方向シールが元の仕切板及び中間仕切板の軸方向縁に取り付けられる。最後に、新規な熱交換バスケットが、元の仕切板、中間仕切板及びロータシェルにより形成されている新しい区画室の各々に挿入される。
【0005】
【好適な実施例の説明】
図面の図1は、典型的な2区画型の垂直式空気予熱器10を一部切断して示す斜視図であって、ハウジング12を示し、このハウジング内においてロータ14が駆動シャフト又はポスト16に取り付けられている。ハウジングは、流体流れを通させない2つのセクタ板18及び20の手段により煙道ガス側セクタ部24と空気側セクタ部26とに分割されている。図1に示したセクタ板18及び20と対応するセクタ板が、また、ハウジング12の底部に設置されているものである。ハウジング12の内部には軸方向シール板28が取り付けられ、この軸方向シール板28はロータの全体長さを延びている(図4)。
【0006】
高温の煙道ガスは、矢印30により示されているように空気予熱器10内に入り、ガス側セクタ部24を通して流れて熱をロータ14内の熱伝達表面に伝達せしめる。この熱を伝達されて高温となった熱伝達表面が空気側セクタ部26を通して回転すると、熱が矢印32により示されるようにロータを通して流れる空気に伝達される。したがって、低温空気の入口と低温となったガスの出口とは低温端を画成し、一方高温ガスの入口と加熱された空気の出口とは高温端を画成する。ロータ14は、シェル34を有して、仕切板38により複数のパイ状区画室36に分割され、これらの各区画室は複数のモジュール型熱交換バスケット40を収容する。
【0007】
図2は、ロータハウジング12及びロータ14を包含する従来の3区画型空気予熱器の平面図である。ハウジング14は、この場合において、セクタ板18,20及び22により3つのセクタ部に分割されている。これらのセクタ部は、煙道ガス側セクタ部24、一次空気側セクタ部42及び二次空気側セクタ部44であり、図1の空気側セクタ部26が一次空気側セクタ部42と二次空気側セクタ部44とに分割されているものである。この図2は、説明を明確にする目的のためにセクタ板を断面にして示している。ロータ14はシェル34と複数の仕切板38とから成り、これらの仕切板38はロータ14を複数の区画室36に分割する。
【0008】
従来の空気予熱器においては、半径方向シール46が、各仕切板38の上側及び下側軸方向縁48,50に取り付けられ、ロータ14が回転すると、仕切板38の高温端及び低温端を越しての漏洩を抑制するためにセクタ板18,20,22に係合する。高温端及び低温端軸方向シール支持棒52及び54は各仕切板38の外側半径方向縁に整列してロータシェル34に取り付けられている(図15、図16及び図17に示されて後述される追加の高温及び低温端軸方向シール52’及び54’を参照)。これらの高温端及び低温端軸方向シール支持棒52及び54に取り付けられている軸方向シール56は、ロータ14が回転するとロータ14の外周部を越して漏洩を抑制するためにシール板28に係合する。セクタ板18,20,22及びシール板28の寸法及びシール46,56を取り付けることができる仕切板38の数は、従来の空気予熱器においては、いつでも、ひとつだけの半径方向シール46及びひとつだけの軸方向シール56がその関連する一枚の板に近接して位置されるように、制限されている。これらのシール46,56は、近接シールであり、セクタ板18,20,22又はシール板28の密封表面に接触するようには設計されていない。したがって、シール46,56を越しての漏洩が存在し、その漏洩の量はシール46,56にわたっての空気流れとガス流れとの間の圧力差に依存する。空気流れとガス流れとの間の流れは、シール46,56、セクタ板18,20,22及びシール板28の密封表面の腐食を生じせしめる灰を運び、また、熱効率を低下せしめ、更にファンのエネルギ使用を増大せしめる。
【0009】
本発明にしたがって改変された従来の垂直式空気予熱器のロータ14は、各一対の元の、すなわち既設の仕切板38の中間に設けられている追加の半径方向シール46’及び追加の軸方向シール56’を有し、2つの半径方向シール46,46’及び2つの軸方向シール56,56’はセクタ板18,20,22及びシール板28にそれぞれ同時に係合する。これは、図4及び図5に示されている。空気流れとガス流れとの間の圧力差は、したがって、2組の半径方向及び軸方向シール46,46’,56,56’にわたって降下するので、漏洩流れの量は単一組の半径方向及び軸方向シール46,56の場合の漏洩流量と比較して約50パーセント(50%)だけ減少させられる。そして、漏洩流れが減少させられるので、漏洩流れにより運ばれる灰の流れが比例して減少させられて、腐食を減少せしめ、また熱効率及びエネルギ使用が改善される。
【0010】
従来の垂直式空気予熱器は、追加の半径方向及び軸方向シール46’,56’を支持することができるような機械的構造とはなっていない。なぜなら、これらの新規なシールは元の仕切板38間に設けられるからである。したがって、既設の仕切板38間に設けられる追加の機械的支持体58が、新規なシール46’,56’を支持するために必要とされる。中間仕切板60は、既設の仕切板38とほぼ同一の高さであり、これによりロータ14の高温端から低温端までの完全なシールを保証する。
【0011】
追加の機械的支持体58の具体的構成は、主として、熱交換バスケット40がロータ14内に装填される方法により決定される。バスケット装填方法は、例えば格子62、ステー板64,66、ステー板延長部材68,70,72及びバスケット支持棒74のようなバスケット支持要素がバスケット支持構体を形成するために用いられることを必要とさせる。従来の垂直式空気予熱器は、これらのバスケット支持要素の2つの基本構体のうちの一方を用いている。すなわち、第1の支持構体は、ステー板64,66と格子62との組合せから成り、ダクト装填バスケット(ダクト端から軸方向にロータ内に装填される熱交換バスケット)及び側部装填バスケット(ロータの側部から半径方向にロータ内に装填される熱交換バスケット)のために用いられる。第2の支持構体は、すべてステー板64,66から成り、熱交換バスケットがダクト端から軸方向にロータ内に装填されるときに用いられる。したがって、本発明は、本発明の追加のシールに適合するために必要とされる追加の支持構体のための2つの異なる設計を提供する。
【0012】
新規なシール46’,56’のための適当な機械的支持体を提供するために必要とされる要素には、既設の区画室36を画成する既設の仕切板38間の中間に配置される中間仕切板60と、新規の軸方向シール56’を支持するための追加の高温及び低温軸方向シール支持棒52’,54’が包含される。中間仕切板60は、内側ステー板64’,65の外側表面からロータシェル34にまで延びており、既設の仕切板38と同じ厚さ又はそれよりも薄い厚さを有している。追加の格子62及び/又はステー板延長部材68,70,72又は新規のステー板65,67及び/又はバスケット支持体94は、中間仕切板60及び既設の仕切板38に取り付けられて、新しい熱交換バスケットのための支持体を提供する。側部装填バスケットを有する空気予熱器の改変の後に、最内側の熱交換バスケット40のすべてはダクト端から軸方向にロータ内に装填されることが必要であることを注意しなければならない。
【0013】
図7、図8及び図13を参照するに、中間仕切板60は内側ステー板64’,65の外側部からロータシェル34にまで延びている。これは、内側ステー板64’,65の外側部からロータポスト16にまで延びていてひとつのみのシールを用いる区域を残す。二重シールと単一シールとの間の移行区域を隔離するために、円周型のプレナムシール76が内側ステー板64’,65の高温及び低温端に用いられている。このプレナムシール76は、二重シールプレナム78から単一シールプレナム80への流れを制止する。プレナムシール76は、既設の仕切板38に取り付けられている半径方向シール46間に延びている。プレナムシール76は、半径方向シール46の外形部を取り付けることができるような形状に設計されて組立てられている。中間仕切板60に取り付けられている半径方向シール46’は、プレナムシール76とロータシェル34との間に延びている。
【0014】
この設計により生じる追加の漏洩量は、ポスト16まですべて二重シールを用いる設計と比較して、最小である。これは、ロータのターンダウンがポスト16と内側ステー板64’,65の内側部との間の区域の隙間を著しく増大させないためである。
【0015】
後述するように、既設のステー板64,66は、本発明にしたがって改変された空気予熱器において再使用するために改変されたステー板64’,66’を形成するように改変することができる。選択的に、既設のステー板64,66は新規のステー板65,67に置換することができる。既設の内側及び外側ステー板64,66は、すべて同じ形状を有する(図9)。図10は、既設の内側ステー板64への高温及び低温ステー板延長部材68,70の追加を示す。これらの延長部材68,70は、既設のステー板64と同一の厚さ又はそれよりも薄い厚さを有する。これらの延長部材68,70は、既設の仕切板38に溶接される。これらの延長部材68,78は、正確な整列を保証することが要求されるか否かにしたがって、既設のステー板64に溶接するか又は溶接しないようにすることができる。これらの延長部材68,70は、プレナムシール76の取り付けのための取り付け穴82を有する。プレナムシール76も、また、適所に溶接することができる。
【0016】
図11は、既設の外側ステー板66への低温ステー板延長部材72の追加を示す。この延長部材72は、既設のステー板66と同一の厚さ又はそれよりも薄い厚さを有する。この延長部材72は、既設の仕切板38及び中間仕切板60に溶接される。この延長部材72は、正確な整列を保証することが要求されるか否かにしたがって、既設のステー板66に溶接するか又は溶接しないようにすることができる。新規の中間仕切板60の厚さに等しい材料ストリップが、外側ステー板66の中間部分から取り除かれて、各外側ステー板66を2つのステー板セグメント66’に分割する。
【0017】
本発明にしたがって従来の空気予熱器を改変するためには、ロータ14はすべての熱交換バスケット40が空にされ、またすべての半径方向シール46及び格子62が取り除かれる。そして、ステー板64,66と格子62との組合せから成る熱交換バスケット支持構体を有する空気予熱器において、既設のステー板64,66が再使用される場合には、既設の内側ステー板64の底部のバスケット支持棒が取り除かれると共に、既設の外側ステー板66が(上述したように)2つのセグメント66’に分割される(図6、図12、図14及び図15)。それから、中間仕切板60が既設のロータ区画室36の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板64,66が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板60及び既設の仕切板38に溶接される。それから、延長部材68,70,72が内側及び外側ステー板64,66に取り付けられる。それから、新規のバスケット支持アングル材84及び新規の格子62が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒52’,54’が中間仕切板60に整列してロータシェル34に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール46,46’,56,56’が取り付けられる。
【0018】
一方、熱交換バスケット支持構体がステー板と格子との組合せから成り、かつ既設のステー板64,66が再使用されない場合には,新規の内側及び外側ステー板65,67が取り付けられる(図6、図13、図14及び図15)。すなわち、中間仕切板60が既設のロータ区画室36の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板65,67が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板60及び既設の仕切板38に溶接される。それから、新規のバスケット支持アングル材84及び新規の格子62が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒52’,54’が中間仕切板60に整列してロータシェル34に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール46,46’,56,56’が取り付けられる。
【0019】
次に、熱交換バスケット支持構体がすべてステー板から成り、かつ既設のステー板64,66が再使用される場合には、既設の内側ステー板64の底部のバスケット支持棒が取り除かれる(図6、図12、図14及び図16)。それから、既設の外側ステー板66の底部の既設のバスケット支持棒が取り除かれると共に、既設の外側ステー板66が2つのセグメント66’に分割される。それから、中間仕切板60が既設のロータ区画室36の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板64,66’が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板60及び既設の仕切板38に溶接される。それから、延長部材68,70,72が内側及び外側ステー板64,66’に取り付けられる。それから、新規のバスケット支持アングル材84及び新規のバスケット支持棒74が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒52’,54’が中間仕切板60に整列してロータシェル34に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール46,46’,56,56’が取り付けられる。
【0020】
一方、熱交換バスケット支持構体がすべてステー板から成り、かつ既設のステー板64,66が再使用されない場合には,新規の内側及び外側ステー板65,67が取り付けられる(図6、図13、図14及び図17)。すなわち、中間仕切板60が既設のロータ区画室36の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板65,67が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板60及び既設の仕切板38に溶接される。それから、新規のバスケット支持アングル材84及び新規のバスケット支持棒74’が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒52’,54’が中間仕切板60に整列してロータシェル34に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール46,46’,56,56’が取り付けられる。
【0021】
以上好適な実施例を図示し詳述してきたけれども、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、種々の変形及び置換が上記実施例に対してなすことができるものである。したがって、本発明は例示及び非限定の方法によって説明されていることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の2区画型回転再生式空気予熱器の概略斜視図であって、空気予熱器は上側セクタ板を示すために一部を切断して示されている。
【図2】 従来の3区画型空気予熱器の簡略平面図であって、ハウジング内のロータを示すと共にセクタ板を示す。
【図3】 本発明にしたがって改変された空気予熱器のロータ組立体の一部分の簡略斜視図である。
【図4】 本発明にしたがって改変された軸方向シール板及びロータの一部分の断面図であって、二重シール配置を示す。
【図5】 本発明にしたがって改変されたセクタ板及びロータの一部分の断面図であって、二重シール配置を示す。
【図6】 図3のロータの内側部分の平面図であって、ポスト、既設の一対の仕切板、中間仕切板及びステー板を示す。
【図7】 図6のVII−VII線に沿う断面図であって、ポスト、既設のひとつの仕切板の一部分、中間仕切板の一部分、ステー板、ポストシール、半径方向シール及びプレナムシールを示す。
【図8】 図7のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図9】 既設のステー板の平面図であって、製作された形状を示している。
【図10】 内側ステー板を形成するように改変された既設のステー板の平面図である。
【図11】 外側ステー板を形成するように改変された既設のステー板の平面図である。
【図12】 図7のロータの内側部分の断面図であって、ステー板と格子との組合せを用いる本発明の第1実施例において、既設のステー板が用いられている第1例を示す。
【図13】 図7のロータの内側部分の断面図であって、本発明の上記第1実施例において、既設のステー板が用いられていない第2例を示す。
【図14】 図3のロータの外側部分の平面図であって、既設の一対の仕切板、中間仕切板、ステー板及び高温軸方向シール支持棒を示す。
【図15】 図14のXV−XV線に沿う断面図であって、本発明の上記第1実施例を示す。
【図16】 図14のXV−XV線に沿う断面図であって、すべてステー板を用いる本発明の第2実施例において、既設のステー板が用いられる第1例を示す。
【図17】 図14のXV−XV線に沿う断面図であって、本発明の上記第2実施例において、既設のステー板が用いられていない第2例を示す。
【発明の背景】
本発明は、回転再生式空気予熱器内における漏洩を抑制するための空気予熱器の軸方向シール及び半径方向シールに関する。より詳細には、本発明は既設の空気予熱器内に軸方向シール及び半径方向シールを追加する方法及び構造に関する。
【0002】
回転再生式空気予熱器は、ボイラを去る煙道ガスからの顕熱を、ロータ内に入来してロータ内の回転再生式熱伝達表面を通る燃焼用空気に伝達せしめるものであり、熱伝達表面は連続してガス流れ及び空気流れを通して回転する。熱伝達表面が詰込まれたロータは、仕切板と称されている多数の半径方向に延びる板により多数の区画室に分割されている。これらの区画室はモジュールバスケットを保持するようにし、これらのモジュールバスケットには熱伝達表面が収容されている。
【0003】
空気予熱器は、セクタ板によりひとつの煙道ガス側セクタ部とひとつ又はそれ以上の燃焼用空気側セクタ部とに分割されている。典型的な既設の回転再生式空気予熱器においては、仕切板の上側(頂部)及び下側(底部)軸方向縁に取り付けられているリジッド又はフレキシブルな半径方向シールがこれらのセクタ板に非常に接近して、空気側セクタ部とガス側セクタ部との間の空気及び/又はガスの漏洩を最小にする。同様に、仕切板の外側縁に取り付けられているリジッド又はフレキシブルな軸方向シールがハウジングの内側表面に取り付けられている軸方向シール板に非常に接近して、これらの間の漏洩を最小にする。典型的な既設の空気予熱器において、仕切板の数、セクタ板及びシール板の幅は、いつでも、ひとつだけの半径方向シール及びひとつだけの軸方向シールがその関連する一枚の板に近接して配設されるようなものとされている。これらのシールは、近接シールであり、セクタ板又はシール板の密封表面に接触するようには設計されていない。したがって、シールを越しての漏洩が存在し、その漏洩の量はシールにわたっての空気流れとガス流れとの間の圧力差に依存する。漏洩は、熱効率を低下せしめ、またファンを動かすために使用するエネルギの増大を必要とさせ、これにより高コストを生じせしめる。漏洩の流れは、更に、灰を運び、これらの灰がシール及び密封表面の腐食を生じせしめる。
【0004】
【発明の概要】
本発明は、既設の空気予熱器内に追加の軸方向シール及び半径方向シールを追加する方法に関する。追加のシールを取り付けるために元の熱交換バスケット、元の半径方向シール、元の軸方向シール及び元の格子はすべて空気予熱器から取り除かれる。もし内側及び外側ステー板が再使用できない場合には、これらのステー板は取り除かれる。もし内側及び外側ステー板が再使用できる場合には、材料ストリップが外側ステー板から取り除かれて、中間仕切板を受け入れることができるようにする。また、高温及び低温ステー板延長部材(端板)が内側ステー板に取り付けられる。更に、中間仕切板が元の各区画室内に配置されて内側及び外側ステー板に取り付けられる。また、低温ステー板延長部材(端板)が外側ステー板に取り付けられる。それから、もしバスケット支持体が格子とステー板との組合せから成っている場合には、新規の格子が元の仕切板及び中間仕切板に取り付けられる。それから、追加の高温及び低温端軸方向シール支持棒がロータシェル及び中間仕切板に取り付けられる。それから、軸方向シールが元の軸方向シール支持棒及び追加の軸方向シール支持棒に取り付けられると共に、半径方向シールが元の仕切板及び中間仕切板の軸方向縁に取り付けられる。最後に、新規な熱交換バスケットが、元の仕切板、中間仕切板及びロータシェルにより形成されている新しい区画室の各々に挿入される。
【0005】
【好適な実施例の説明】
図面の図1は、典型的な2区画型の垂直式空気予熱器10を一部切断して示す斜視図であって、ハウジング12を示し、このハウジング内においてロータ14が駆動シャフト又はポスト16に取り付けられている。ハウジングは、流体流れを通させない2つのセクタ板18及び20の手段により煙道ガス側セクタ部24と空気側セクタ部26とに分割されている。図1に示したセクタ板18及び20と対応するセクタ板が、また、ハウジング12の底部に設置されているものである。ハウジング12の内部には軸方向シール板28が取り付けられ、この軸方向シール板28はロータの全体長さを延びている(図4)。
【0006】
高温の煙道ガスは、矢印30により示されているように空気予熱器10内に入り、ガス側セクタ部24を通して流れて熱をロータ14内の熱伝達表面に伝達せしめる。この熱を伝達されて高温となった熱伝達表面が空気側セクタ部26を通して回転すると、熱が矢印32により示されるようにロータを通して流れる空気に伝達される。したがって、低温空気の入口と低温となったガスの出口とは低温端を画成し、一方高温ガスの入口と加熱された空気の出口とは高温端を画成する。ロータ14は、シェル34を有して、仕切板38により複数のパイ状区画室36に分割され、これらの各区画室は複数のモジュール型熱交換バスケット40を収容する。
【0007】
図2は、ロータハウジング12及びロータ14を包含する従来の3区画型空気予熱器の平面図である。ハウジング14は、この場合において、セクタ板18,20及び22により3つのセクタ部に分割されている。これらのセクタ部は、煙道ガス側セクタ部24、一次空気側セクタ部42及び二次空気側セクタ部44であり、図1の空気側セクタ部26が一次空気側セクタ部42と二次空気側セクタ部44とに分割されているものである。この図2は、説明を明確にする目的のためにセクタ板を断面にして示している。ロータ14はシェル34と複数の仕切板38とから成り、これらの仕切板38はロータ14を複数の区画室36に分割する。
【0008】
従来の空気予熱器においては、半径方向シール46が、各仕切板38の上側及び下側軸方向縁48,50に取り付けられ、ロータ14が回転すると、仕切板38の高温端及び低温端を越しての漏洩を抑制するためにセクタ板18,20,22に係合する。高温端及び低温端軸方向シール支持棒52及び54は各仕切板38の外側半径方向縁に整列してロータシェル34に取り付けられている(図15、図16及び図17に示されて後述される追加の高温及び低温端軸方向シール52’及び54’を参照)。これらの高温端及び低温端軸方向シール支持棒52及び54に取り付けられている軸方向シール56は、ロータ14が回転するとロータ14の外周部を越して漏洩を抑制するためにシール板28に係合する。セクタ板18,20,22及びシール板28の寸法及びシール46,56を取り付けることができる仕切板38の数は、従来の空気予熱器においては、いつでも、ひとつだけの半径方向シール46及びひとつだけの軸方向シール56がその関連する一枚の板に近接して位置されるように、制限されている。これらのシール46,56は、近接シールであり、セクタ板18,20,22又はシール板28の密封表面に接触するようには設計されていない。したがって、シール46,56を越しての漏洩が存在し、その漏洩の量はシール46,56にわたっての空気流れとガス流れとの間の圧力差に依存する。空気流れとガス流れとの間の流れは、シール46,56、セクタ板18,20,22及びシール板28の密封表面の腐食を生じせしめる灰を運び、また、熱効率を低下せしめ、更にファンのエネルギ使用を増大せしめる。
【0009】
本発明にしたがって改変された従来の垂直式空気予熱器のロータ14は、各一対の元の、すなわち既設の仕切板38の中間に設けられている追加の半径方向シール46’及び追加の軸方向シール56’を有し、2つの半径方向シール46,46’及び2つの軸方向シール56,56’はセクタ板18,20,22及びシール板28にそれぞれ同時に係合する。これは、図4及び図5に示されている。空気流れとガス流れとの間の圧力差は、したがって、2組の半径方向及び軸方向シール46,46’,56,56’にわたって降下するので、漏洩流れの量は単一組の半径方向及び軸方向シール46,56の場合の漏洩流量と比較して約50パーセント(50%)だけ減少させられる。そして、漏洩流れが減少させられるので、漏洩流れにより運ばれる灰の流れが比例して減少させられて、腐食を減少せしめ、また熱効率及びエネルギ使用が改善される。
【0010】
従来の垂直式空気予熱器は、追加の半径方向及び軸方向シール46’,56’を支持することができるような機械的構造とはなっていない。なぜなら、これらの新規なシールは元の仕切板38間に設けられるからである。したがって、既設の仕切板38間に設けられる追加の機械的支持体58が、新規なシール46’,56’を支持するために必要とされる。中間仕切板60は、既設の仕切板38とほぼ同一の高さであり、これによりロータ14の高温端から低温端までの完全なシールを保証する。
【0011】
追加の機械的支持体58の具体的構成は、主として、熱交換バスケット40がロータ14内に装填される方法により決定される。バスケット装填方法は、例えば格子62、ステー板64,66、ステー板延長部材68,70,72及びバスケット支持棒74のようなバスケット支持要素がバスケット支持構体を形成するために用いられることを必要とさせる。従来の垂直式空気予熱器は、これらのバスケット支持要素の2つの基本構体のうちの一方を用いている。すなわち、第1の支持構体は、ステー板64,66と格子62との組合せから成り、ダクト装填バスケット(ダクト端から軸方向にロータ内に装填される熱交換バスケット)及び側部装填バスケット(ロータの側部から半径方向にロータ内に装填される熱交換バスケット)のために用いられる。第2の支持構体は、すべてステー板64,66から成り、熱交換バスケットがダクト端から軸方向にロータ内に装填されるときに用いられる。したがって、本発明は、本発明の追加のシールに適合するために必要とされる追加の支持構体のための2つの異なる設計を提供する。
【0012】
新規なシール46’,56’のための適当な機械的支持体を提供するために必要とされる要素には、既設の区画室36を画成する既設の仕切板38間の中間に配置される中間仕切板60と、新規の軸方向シール56’を支持するための追加の高温及び低温軸方向シール支持棒52’,54’が包含される。中間仕切板60は、内側ステー板64’,65の外側表面からロータシェル34にまで延びており、既設の仕切板38と同じ厚さ又はそれよりも薄い厚さを有している。追加の格子62及び/又はステー板延長部材68,70,72又は新規のステー板65,67及び/又はバスケット支持体94は、中間仕切板60及び既設の仕切板38に取り付けられて、新しい熱交換バスケットのための支持体を提供する。側部装填バスケットを有する空気予熱器の改変の後に、最内側の熱交換バスケット40のすべてはダクト端から軸方向にロータ内に装填されることが必要であることを注意しなければならない。
【0013】
図7、図8及び図13を参照するに、中間仕切板60は内側ステー板64’,65の外側部からロータシェル34にまで延びている。これは、内側ステー板64’,65の外側部からロータポスト16にまで延びていてひとつのみのシールを用いる区域を残す。二重シールと単一シールとの間の移行区域を隔離するために、円周型のプレナムシール76が内側ステー板64’,65の高温及び低温端に用いられている。このプレナムシール76は、二重シールプレナム78から単一シールプレナム80への流れを制止する。プレナムシール76は、既設の仕切板38に取り付けられている半径方向シール46間に延びている。プレナムシール76は、半径方向シール46の外形部を取り付けることができるような形状に設計されて組立てられている。中間仕切板60に取り付けられている半径方向シール46’は、プレナムシール76とロータシェル34との間に延びている。
【0014】
この設計により生じる追加の漏洩量は、ポスト16まですべて二重シールを用いる設計と比較して、最小である。これは、ロータのターンダウンがポスト16と内側ステー板64’,65の内側部との間の区域の隙間を著しく増大させないためである。
【0015】
後述するように、既設のステー板64,66は、本発明にしたがって改変された空気予熱器において再使用するために改変されたステー板64’,66’を形成するように改変することができる。選択的に、既設のステー板64,66は新規のステー板65,67に置換することができる。既設の内側及び外側ステー板64,66は、すべて同じ形状を有する(図9)。図10は、既設の内側ステー板64への高温及び低温ステー板延長部材68,70の追加を示す。これらの延長部材68,70は、既設のステー板64と同一の厚さ又はそれよりも薄い厚さを有する。これらの延長部材68,70は、既設の仕切板38に溶接される。これらの延長部材68,78は、正確な整列を保証することが要求されるか否かにしたがって、既設のステー板64に溶接するか又は溶接しないようにすることができる。これらの延長部材68,70は、プレナムシール76の取り付けのための取り付け穴82を有する。プレナムシール76も、また、適所に溶接することができる。
【0016】
図11は、既設の外側ステー板66への低温ステー板延長部材72の追加を示す。この延長部材72は、既設のステー板66と同一の厚さ又はそれよりも薄い厚さを有する。この延長部材72は、既設の仕切板38及び中間仕切板60に溶接される。この延長部材72は、正確な整列を保証することが要求されるか否かにしたがって、既設のステー板66に溶接するか又は溶接しないようにすることができる。新規の中間仕切板60の厚さに等しい材料ストリップが、外側ステー板66の中間部分から取り除かれて、各外側ステー板66を2つのステー板セグメント66’に分割する。
【0017】
本発明にしたがって従来の空気予熱器を改変するためには、ロータ14はすべての熱交換バスケット40が空にされ、またすべての半径方向シール46及び格子62が取り除かれる。そして、ステー板64,66と格子62との組合せから成る熱交換バスケット支持構体を有する空気予熱器において、既設のステー板64,66が再使用される場合には、既設の内側ステー板64の底部のバスケット支持棒が取り除かれると共に、既設の外側ステー板66が(上述したように)2つのセグメント66’に分割される(図6、図12、図14及び図15)。それから、中間仕切板60が既設のロータ区画室36の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板64,66が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板60及び既設の仕切板38に溶接される。それから、延長部材68,70,72が内側及び外側ステー板64,66に取り付けられる。それから、新規のバスケット支持アングル材84及び新規の格子62が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒52’,54’が中間仕切板60に整列してロータシェル34に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール46,46’,56,56’が取り付けられる。
【0018】
一方、熱交換バスケット支持構体がステー板と格子との組合せから成り、かつ既設のステー板64,66が再使用されない場合には,新規の内側及び外側ステー板65,67が取り付けられる(図6、図13、図14及び図15)。すなわち、中間仕切板60が既設のロータ区画室36の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板65,67が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板60及び既設の仕切板38に溶接される。それから、新規のバスケット支持アングル材84及び新規の格子62が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒52’,54’が中間仕切板60に整列してロータシェル34に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール46,46’,56,56’が取り付けられる。
【0019】
次に、熱交換バスケット支持構体がすべてステー板から成り、かつ既設のステー板64,66が再使用される場合には、既設の内側ステー板64の底部のバスケット支持棒が取り除かれる(図6、図12、図14及び図16)。それから、既設の外側ステー板66の底部の既設のバスケット支持棒が取り除かれると共に、既設の外側ステー板66が2つのセグメント66’に分割される。それから、中間仕切板60が既設のロータ区画室36の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板64,66’が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板60及び既設の仕切板38に溶接される。それから、延長部材68,70,72が内側及び外側ステー板64,66’に取り付けられる。それから、新規のバスケット支持アングル材84及び新規のバスケット支持棒74が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒52’,54’が中間仕切板60に整列してロータシェル34に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール46,46’,56,56’が取り付けられる。
【0020】
一方、熱交換バスケット支持構体がすべてステー板から成り、かつ既設のステー板64,66が再使用されない場合には,新規の内側及び外側ステー板65,67が取り付けられる(図6、図13、図14及び図17)。すなわち、中間仕切板60が既設のロータ区画室36の中央部に取り付けられる。それから、内側及び外側ステー板65,67が、これらのステー板の位置が確かめられた後に、中間仕切板60及び既設の仕切板38に溶接される。それから、新規のバスケット支持アングル材84及び新規のバスケット支持棒74’が取り付けられる。それから、高温及び低温端軸方向シール支持棒52’,54’が中間仕切板60に整列してロータシェル34に溶接される。これらの改変がロータ全体で完成すると、新規の熱交換バスケット及びシール46,46’,56,56’が取り付けられる。
【0021】
以上好適な実施例を図示し詳述してきたけれども、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、種々の変形及び置換が上記実施例に対してなすことができるものである。したがって、本発明は例示及び非限定の方法によって説明されていることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の2区画型回転再生式空気予熱器の概略斜視図であって、空気予熱器は上側セクタ板を示すために一部を切断して示されている。
【図2】 従来の3区画型空気予熱器の簡略平面図であって、ハウジング内のロータを示すと共にセクタ板を示す。
【図3】 本発明にしたがって改変された空気予熱器のロータ組立体の一部分の簡略斜視図である。
【図4】 本発明にしたがって改変された軸方向シール板及びロータの一部分の断面図であって、二重シール配置を示す。
【図5】 本発明にしたがって改変されたセクタ板及びロータの一部分の断面図であって、二重シール配置を示す。
【図6】 図3のロータの内側部分の平面図であって、ポスト、既設の一対の仕切板、中間仕切板及びステー板を示す。
【図7】 図6のVII−VII線に沿う断面図であって、ポスト、既設のひとつの仕切板の一部分、中間仕切板の一部分、ステー板、ポストシール、半径方向シール及びプレナムシールを示す。
【図8】 図7のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図9】 既設のステー板の平面図であって、製作された形状を示している。
【図10】 内側ステー板を形成するように改変された既設のステー板の平面図である。
【図11】 外側ステー板を形成するように改変された既設のステー板の平面図である。
【図12】 図7のロータの内側部分の断面図であって、ステー板と格子との組合せを用いる本発明の第1実施例において、既設のステー板が用いられている第1例を示す。
【図13】 図7のロータの内側部分の断面図であって、本発明の上記第1実施例において、既設のステー板が用いられていない第2例を示す。
【図14】 図3のロータの外側部分の平面図であって、既設の一対の仕切板、中間仕切板、ステー板及び高温軸方向シール支持棒を示す。
【図15】 図14のXV−XV線に沿う断面図であって、本発明の上記第1実施例を示す。
【図16】 図14のXV−XV線に沿う断面図であって、すべてステー板を用いる本発明の第2実施例において、既設のステー板が用いられる第1例を示す。
【図17】 図14のXV−XV線に沿う断面図であって、本発明の上記第2実施例において、既設のステー板が用いられていない第2例を示す。
Claims (7)
- 空気予熱器(10)であって、上側及び下側軸方向端と、ロータハウジング(12)と、前記上側及び下側軸方向端に設けられた複数のセクタ板(18,20)と、前記ロータハウジング(12)内に配置されているロータ(14)とを有し、前記ロータ(14)がポスト(16)と、ロータシェル(34)と、前記ポスト(16)から前記ロータシェル(34)にまで半径方向に延びている複数の仕切板(38)とを有し、前記仕切板(38)の各々が外側半径方向縁と上側及び下側軸方向縁(48,50)とを有し、前記ロータシェル(34)と前記仕切板(38)とが複数の区画室(36)を画成し、前記ロータ(14)が更に前記区画室(36)内に収容されている複数の熱交換バスケット(40)と、前記熱交換バスケット(40)を取り付けるために前記区画室(36)内に取り付けられている複数の格子(62)及び/又は内側及び外側ステー板(64,66)と、前記仕切板(38)の各々の各軸方向縁(48,50)から延びている半径方向シール(46)と、前記仕切板(38)の前記外側半径方向縁の各々に取り付けられている軸方向シール支持棒(52,54)と、前記軸方向シール支持棒(52,54)の各々から延びている軸方向シール(56)とを有している空気予熱器(10)におけるシールの数を増大せしめる方法において、
元の前記熱交換バスケット(40)を元の前記区画室(36)から取り除く段階と、
元の前記半径方向シール(46)、元の前記軸方向シール(56)及び元の前記格子(62)を取り除く段階と、
中間仕切板(60)を元の前記区画室(36)の各々の中央部に取り付ける段階と、
新規又は改変した内側及び外側ステー板(64’,65,66’,67)を前記中間仕切板(60)及び既設の前記仕切板(38)に取り付ける段階と、
新規のバスケット支持アルグル材(84)を元の前記仕切板(38)、前記中間仕切板(60)及び前記ロータシェル(34)により形成されている新しい区画室の各々に取り付ける段階と、
追加の高温及び低温端軸方向シール支持棒(52’,54’)を前記ロータシェル(34)及び前記中間仕切板(60)に取り付ける段階と、
軸方向シール(56,56’)を元の前記軸方向シール支持棒(52,54)及び前記追加の軸方向シール支持板(52’,54’)に取り付ける段階と、
半径方向シール(46,46’)を元の前記仕切板(38)及び前記中間仕切板(60)の軸方向縁に取り付ける段階と、
新規の熱交換バスケットを前記新しい区画室の各々に取り付ける段階と、
を包含することを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法において、更に、元の前記外側ステー板(66)を改変する段階を包含し、この元の前記外側ステー板(66)を改変する段階が、元の前記外側ステー板(66)から前記中間仕切板(60)に適合するのに十分な大きさの材料ストリップを取り除く段階を包含することを特徴をする方法。
- 請求項2記載の方法において、元の前記外側ステー板(66)を改変する前記段階が、更に、低温ステー板延長部材(72)を元の前記外側ステー板(66)に取り付ける段階を包含することを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、更に、元の前記内側ステー板(64)を改変する段階を包含し、この元の前記内側ステー板(64)を改変する段階が、高温ステー板延長部材(68)を元の前記内側ステー板(64)に取り付ける段階を包含することを特徴とする方法。
- 請求項4記載の方法において、元の前記内側ステー板(64)を改変する前記段階が、更に、低温ステー板延長部材(70)を元の前記内側ステー板(64)に取り付ける段階を包含することを特徴とする方法。
- 請求項4記載の方法において、元の前記内側ステー板(64)を改変する前記段階が、更に、既設の支持棒を既設の内側支持板の底部から取り除く段階を包含することを特徴とする方法。
- 請求項1記載の方法において、更に、新規の格子(62)を取り付ける段階を包含することを特徴とする方法。
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