JP6891860B2 - 伝熱管のダスト除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボイラーや熱交換器の伝熱管に付着するダストを除去する伝熱管のダスト除去装置に関する。

ボイラー等の排ガス中には、多量のダストが含まれる。ダストが伝熱管に付着すると、伝熱効率が低下し、熱回収率が低下する。伝熱管に付着するダストを除去するためには、例えば、ハンマ等の振動発生源によって伝熱管に振動を与え、伝熱管からダストを振り落とすことが行われている。

特許文献１には、伝熱管が波線状に形成される伝熱管パネルのダスト除去装置が開示されている。特許文献１の発明では、伝熱管パネルの両側を高温ガス通路の壁の外側に突出させる。そして、伝熱管パネルの一方側の伝熱管の入口と出口とを管寄せに固定し、伝熱管パネルの他方側に連結部材を連結する。その後、ハンマ等の振動発生源によって連結部材をハンマリングすれば、伝熱管が振動する。

このように、特許文献１の発明によれば、高温ガス通路の壁の外側に連結部材を配置できるので、腐食性を有する高温ガスに連結支持部材を晒さなくてすむ、という効果がある。

また、特許文献２には、水平ガス流に垂直に伝熱管を配列し、伝熱管の上端部と下端部を伝熱管よりも柔軟な連絡管を介して管寄せに固定し、伝熱管に連結部材を連結するダスト除去装置が開示されている。連結部材をハンマリングすれば、伝熱管が振動する。

特許文献２の発明によれば、伝熱管と管寄せとの間に柔軟な連絡管を介在させるので、伝熱管の上端部及び下端部を振動の腹にすることができ、伝熱管の振動特性を向上させることができるという効果がある。

特開平１１−２９４９９４号公報 特開２０１１−２４７４４１号公報

しかしながら、特許文献１の発明においては、伝熱管パネルの両側を高温ガス通路の壁の外側に突出させるので、伝熱管がそもそも揺れにくい状態で支持されている。このため、伝熱管を振動させようとしても、伝熱管を効率的に振動させることができないという課題がある。

特許文献２の発明においても、伝熱管の上端部及び下端部を連絡管を介して固定端となる管寄せに固定するので、伝熱管がそもそも揺れにくい状態で支持されている。そのため、必要なダストの除去性能を得るためには、ハンマリング装置の台数を増やしたり、連結部材の材質、管径、管長等を工夫したりする必要がある。

そこで本発明は、伝熱管を揺れ易い状態で支持し、振動発生源の振動を振動発生源に接続された伝熱管だけでなく周辺の管群にも伝播させることができる伝熱管のダスト除去装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、高温ガス通路に設けられる伝熱管のダスト除去装置であって、伝熱管が波線状に形成される伝熱管パネルの一方側を前記高温ガス通路の壁の外側に突出させ、他方側を前記高温ガス通路の壁の内側に配置し、前記伝熱管パネルの前記一方側において前記伝熱管の入口と出口とを管寄せに固定し、前記伝熱管パネルの前記他方側において固定端が１箇所になるように、前記伝熱管パネルの前記他方側を前記高温ガス通路の壁に設けられる固定部材に固定し、振動発生源によってハンマリングされる連結部材を前記伝熱管パネルの前記一方側に連結する伝熱管のダスト除去装置である。

本発明によれば、伝熱管パネルの固定端が高温ガス通路の内部に１箇所、管寄せとの接続で２箇所と少ないので、振動発生源の振動を振動発生源に接続された伝熱管だけでなくその周辺の管群にも振動を伝播させることができる。また、連結部材を高温ガス通路の壁の外側に配置するので、腐食性を有する高温ガスに連結部材をそれほど晒さなくてすみ、経年使用による腐食や摩耗の影響が小さくなる。

本発明の一実施形態の伝熱管のダスト除去装置を適用した高温ガス通路の正面図である。 図１のII−II線矢視図（高温ガス通路の上面図）である。 図１のIII−III線矢視図（高温ガス通路の側面図）である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の伝熱管のダスト除去装置を詳細に説明する。ただし、本発明の伝熱管のダスト除去装置は種々の形態で具体化することができ、明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。

図１は、本発明の一実施形態の伝熱管のダスト除去装置を適用した高温ガス通路１の正面図である。図２は、図１のII−II線矢視図である。図３は、図１のIII−III線矢視図である。

高温ガス通路１は、断面略四角形であり、例えばボイラーや熱交換器の排ガス通路である。焼却炉等からの排ガスは、高温ガス通路１を例えば図１の下から上に垂直方向に流れる。図２に示すように、高温ガス通路１の壁１ａは、水冷壁であり、壁１ａ自体にも内部に蒸気が流れる伝熱管２が使用される。壁１ａ内の各伝熱管２は、図２の左右方向に並行に並べられる。隣り合う伝熱管２は、フィン３によって連結される。

図１に示すように、伝熱管パネル４は、伝熱管５を波線状に形成してなる。伝熱管パネル４は、垂直方向に流れるガス流に直交するように水平方向に延びる管群５ａと、管群５ａの両端部に接続されるベンド群５ｂ，５ｃと、を備える。伝熱管パネル４の一方側４ａ（図１の右側）は壁１ａの外側に突出する。伝熱管パネル４の一方側４ａにおいて、伝熱管５の入口５−１と出口５−２は管寄せ７−１，７−２に固定される。

伝熱管パネル４の他方側４ｂは、高温ガス通路１の壁１ｂの内側に配置される。伝熱管パネル４の他方側４ｂにおいて、伝熱管パネル４の上端部は、壁１ｂの内面に固定されるブラケット状の固定部材８に固定される。伝熱管パネル４の固定端は、高温ガス通路１の内部に１箇所、管寄せ７−１，７−２との接続で２箇所であり、固定端の合計は３である。

壁１ａのフィン３には、伝熱管パネル４の他方側４ｂを挿入するための開口部９が形成される。ただし、伝熱管５は開口部９の底部の上に載っているだけであり、壁１ａには固定されていない。

壁１ａの外側には、開口部９から排ガスが漏れないように、箱状のシールボックス１１が取り付けられる。シールボックス１１は、伝熱管パネル４の一方側４ａを覆う。

図２に示すように、複数の伝熱管パネル４は、排ガスの流れに直交する図２の左右方向に並列に並べられる。伝熱管パネル４の一方側４ａには、連結部材としての連結管１２がＵボルト等の金物１３を用いて固定される。連結管１２は、図２の左右方向に延びると共に、シールボックス１１の内部に配置される。図３に示すように、各伝熱管パネル４と連結管１２とは、１面当たり１箇所で固定される。すなわち、各伝熱管パネル４のベンド群５ｂのうちの上下方向の例えば中央部の一つのベンド５ｂ−１に連結管１２が固定される。なお、連結管１２が固定されるのは中央部のベンド５ｂ−１に限られることはなく、上部のベンドや下部のベンドでもよい。

ところで、連結管１２の熱膨張率は、壁１ａの熱膨張率よりも小さい。例えば、連結管１２の材質はクロムモリブデン鋼（熱膨張係数＝11.2（×10-6/℃））であり、壁１ａの材質は炭素鋼（熱膨張係数＝11.7（×10-6/℃））である。高温ガス通路１を排ガスが流れると、排ガスの熱によって壁１ａも連結管１２も熱膨張する。壁１ａと連結管１２とで熱伸びの差があると、壁１ａの開口部９内で伝熱管５が偏心し、振動させたときに伝熱管５が開口部９の周辺に当たるおそれがある。

これを防止するためには、壁１ａと連結管１２とで熱伸びの差を無くす必要がある。シールボックス１１内の連結管１２の温度は、壁１ａの温度よりも高い。なぜならば、シールボックス１１には高温ガス通路１から開口部９を介して高温の排ガスが流れ込む。その一方、水冷壁からなる壁１ａは、伝熱管２によって冷やされているからである。連結管１２の熱膨張率を壁１ａよりも小さくすることで、両者で熱伸びの差を小さくすることができる。

図２、図３の符号１５は、エアーノッカー、ハンマリング装置等の振動発生源である。振動発生源１５は、シールボックス１１の外側に配置される。振動発生源１５は、連結管１２を軸方向にハンマリングする。振動発生源１５は、タイマーによって又は運転スケジュール制御装置によってそのハンマリング回数や打撃力が制御される。なお、連結管１２を軸方向にハンマリングできるものであれば、振動発生源１５の種類は限定されるものではない。

以上に本実施形態の伝熱管のダスト除去装置の構成を説明した。本実施形態の伝熱管のダスト除去装置によれば、以下の効果を奏する。

図３に示すように、振動発生源１５が連結管１２をハンマリングすると、連結管１２に連結された伝熱管５が図３の矢印で示す方向に振動する。伝熱管パネル４の固定端が高温ガス通路１の内部に１箇所、管寄せ７−１，７−２との接続で２箇所と少ないので、連結管１２に連結された伝熱管５だけでなく、その周辺の管群５ａにも振動が伝播する。このため、伝熱管５を効率的に振動させることができる。

連結管１２を高温ガス通路１の壁１ａの外側のシールボックス１１内に配置するので、腐食性を有する高温ガスに連結管１２をそれほど晒さなくてすみ、経年使用による腐食や摩耗の影響が小さくなる。

連結管１２を伝熱管パネル４の１箇所に固定するので、伝熱管５を効率的に自由振動させることができる。

伝熱管パネル４の上端部を固定部材８に固定するので、高温ガス通路１内の固定端が１箇所であっても、伝熱管パネル４を安定して支持することができる。

１…高温ガス通路
１ａ，１ｂ…水冷壁（高温ガス通路の壁）
４…伝熱管パネル
４ａ…伝熱管パネルの一方側
４ｂ…伝熱管パネルの他方側
５…伝熱管
５−１…伝熱管の入口
５−２…伝熱管の出口
５ａ…伝熱管パネルの管群
５ｂ…伝熱管パネルのベンド群
８…固定部材
１１…シールボックス
１２…連結管（連結部材）
１５…振動発生源

Claims (5)

1. 高温ガス通路に設けられる伝熱管のダスト除去装置であって、
   伝熱管が波線状に形成される伝熱管パネルの一方側を前記高温ガス通路の壁の外側に突出させ、他方側を前記高温ガス通路の壁の内側に配置し、
   前記伝熱管パネルの前記一方側において前記伝熱管の入口と出口とを管寄せに固定し、
   前記伝熱管パネルの前記他方側において固定端が１箇所になるように、前記伝熱管パネルの前記他方側を前記高温ガス通路の壁に設けられる固定部材に固定し、
   振動発生源によってハンマリングされる連結部材を前記伝熱管パネルの前記一方側に連結する伝熱管のダスト除去装置。
2. 前記連結部材を前記伝熱管パネルの前記一方側を覆うシールボックスの内部に配置することを特徴とする請求項１に記載の伝熱管のダスト除去装置。
3. 前記連結部材の熱膨張率が、水冷壁から構成される前記高温ガス通路の壁の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の伝熱管のダスト除去装置。
4. 前記連結部材を前記伝熱管パネル１面当たり１箇所に固定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の伝熱管のダスト除去装置。
5. 前記伝熱管パネルの上端部を前記固定部材に固定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の伝熱管のダスト除去装置。

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