JP7019154B2 - 勾配ハニカム体と三次元リブ管に基づく除塵・換熱一体化装置及び方法 - Google Patents
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Description
図1、図2に示すように、空隙率ε1の金属ハニカム濾過体11は系径0.071mm×0.045mm(経線×緯線)のFeCrAl金属繊維を用いて立体綾目織りで形成され、孔径が20μmで、空隙率が0.35である。空隙率ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体12、空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体13と空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体14の材料はステンレス316Lで、系径順次が0.2mm、0.7mm、2.0mmであり、空隙率順次がε1=0.55、ε2=0.7とε3=0.85である。ここで、金属支持体2は正方形貫通孔の孔径が5mm、厚さが3mm、空隙率が0.9のステンレス板である。三次元内外リブ管3は高さが3mm、リブ幅が2mm、横縦向ピッチが3mm、リブ片厚さが0.5mmである。高温高含塵煙気入口温度が1000℃、標準状態(0℃、1気圧)で流量が850m3/h、煙気中の粉塵濃度が20g/m3、粉塵粒径の範囲が約1.0μm-130μmである。煙気が空隙率ε1の金属ハニカム濾過体11によって粉塵粒子を外に隔てられ、浄化されたきれいな高温煙気は空隙率が横縦状に変化する特性のある組合せ金属ハニカム蓄熱・換熱体1、2と空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体中において蓄熱処理と適応的に壁に沿って流れることが実現し、その後、三次元内外リブ管3内の換熱媒体(空気)と間接的に横流の換熱を行う。標準状態(0℃、1気圧)で空気流量は1000m3/h、常温から780℃に加熱し、排煙温度は205℃、粉塵出口濃度は25.67mg/m3、除塵效率は99.87%、余熱回収率は80.46%である。
図1、図2に示すように、空隙率ε1の金属ハニカム濾過体11は系径が0.071mm × 0.045mm(経線×緯線)の310S金属繊維を用いて立体綾目織りで形成され、孔径が20μm、空隙率が0.35である。ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体12、空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体13と空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体14の材料はステンレス316Lで、系径順次が0.2mm、0.7mm、2.0mmであり、空隙率順次がε1=0.55、ε2=0.7、とε3=0.85である。その中、金属支持体2は正方形貫通孔の孔径が5mm、厚さが3mm、空隙率が0.9のステンレス板である。三次元内外リブ管3は高さが3mm、リブ幅が2mm、横縦向ピッチが3mm、リブ片厚さが0.5mmである。高温高含塵煙気入口温度が600℃-1200℃の範囲内で波動し(平均温度900℃)、流量が700-1000 Nm3/hの範囲内で波動し(平均流量850Nm3/h)、煙気中粉塵濃度が10-30g/Nm3範囲内で波動し(平均濃度20g/Nm3)、粉塵粒径範囲が約1.0μm-70μm、煙気が空隙率ε1の金属ハニカム濾過体11によって粉塵粒子を外に隔てられ、浄化されたきれいな高温煙気は空隙率が横縦状に変化する特性のある組合せ金属ハニカム蓄熱・換熱体1、2と空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体中において蓄熱処理と適応的に壁に沿って流れることが実現し、その後、三次元内外リブ管3内の換熱媒体(空気)と間接的に横流の換熱を行う。空気流量は1000Nm3/h、常温から320℃-980℃(平均温度650℃)に加熱し、排煙の平均温度は260℃、粉塵出口濃度は24.37mg/Nm3、除塵效率は99.87%、余熱回収率は73.67%である。
11-空隙率ε1の金属ハニカム濾過体
12-空隙率ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体
13-空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体、
14-空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体
2-金属支持体
3-三次元内外リブ管
31-三次元外側リブ
32-三次元内側リブ
Claims (7)
- 勾配ハニカム体と三次元リブ管の除塵・換熱一体化装置であって、
複合勾配孔金属ハニカム体(1)と、金属支持体(2)と、三次元内外リブ管(3)とを含み、
前記複合勾配孔金属ハニカム体(1)は、空隙率ε1の金属ハニカム濾過体(11)と、空隙率ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体(12)と、空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体(13)と、空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体(14)とを含み、
前記三次元内外リブ管(3)は、三次元外側リブ(31)と、三次元内側リブ(32)とを含み、
前記空隙率ε1の金属ハニカム濾過体(11)は、複合勾配孔金属ハニカム体(1)の最外層に位置し、空隙率ε1の金属ハニカム濾過体(11)の内部には空隙率ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体(12)と、空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体(13)と、空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体(14)とが包まれ、
前記金属支持体(2)は、前記空隙率ε1の金属ハニカム濾過体(11)と前記空隙率ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体(12)との間、前記空隙率ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体(12)と前記空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体(13)との間、前記空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体(13)と前記空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体(14)との間で挟まれ
前記三次元内外リブ管(3)は、複合勾配孔金属ハニカム体1の内側に位置することを特徴とする勾配ハニカム体と三次元リブ管の除塵・換熱一体化装置。 - 前記空隙率ε1の金属ハニカム濾過体は(11)は、直径19-100μmの耐熱金属繊維の立体綾目から織られ,表面に三次元構造の濾過孔が形成され、孔径が3-25μmで、空隙率が0.35-0.38であることを特徴とする請求項1に記載の勾配ハニカム体と三次元リブ管の除塵・換熱一体化装置。
- 前記空隙率ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体(12)、空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体(13)と空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体(14)は、耐熱ステンレス金属糸により編まれた弾性構造であり、前記空隙率ε2の金属ハニカム蓄熱・換熱体(12)の金属糸直径が0.1-0.6mm、金属ハニカムの孔径が0.1-0.8mm、空隙率が0.50-0.65、比表面積が1000~1500m2/m3であり、空隙率ε3の金属ハニカム蓄熱・換熱体(13)の金属糸直径が0.6-1.0mm、金属ハニカムの孔径が0.8-1.9mm、空隙率が0.65-0.80、比表面積が500~1000m2/m3であり、空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体(14)の金属糸直径が1.5-5mm、金属ハニカムの孔径が2.5-12mm、空隙率が0.80-0.95、比表面積が100~500m2/m3であることを特徴とする請求項1に記載の勾配ハニカム体と三次元リブ管の除塵・換熱一体化装置。
- 前記金属支持体(2)は正方形貫通孔を持つ厚さ2-5mmのステンレス板で、空隙率が0.75-0.90であることを特徴とする請求項1に記載の勾配ハニカム体と三次元リブ管の除塵・換熱一体化装置。
- 前記三次元内外リブ管(3)内壁面に三次元内側リブ(32)が設置され、外壁面に三次元外側リブ(31)を設置されることを特徴とする請求項1に記載の勾配ハニカム体と三次元リブ管の除塵・換熱一体化装置。
- 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の前記勾配ハニカム体と三次元リブ管に基づく除塵・換熱一体化装置を用いて除塵・換熱の方法であって、
高温高含塵煙気は空隙率ε1の金属ハニカム濾過体(11)を通って浄化され前記、三次元内外リブ管(3)の軸方向及び半径方向に勾配状に空隙率が変化する特性のある複合勾配孔金属ハニカム体(1)中に流動抵抗勾配があるため、浄化されたきれいな高温煙気は、もっとも内側の層であり空隙率ε4の金属ハニカム蓄熱・換熱体(14)へ自発的に流れ、その結果三次元内外リブ管(3)の壁に沿って流れ、かつその過程において、高温煙気が通過した金属ハニカム蓄熱・換熱体に蓄熱され、かつ、高温煙気は、前記空隙率ε1の金属ハニカム濾過体(11)を三次元内外リブ管(3)内の換熱媒体の流れる方向に対して垂直に通過し、前記複合勾配孔金属ハニカム体(1)内を、換熱媒体の流れる方向に対して逆方向に流れ、三次元内外リブ管(3)の壁面を介して間接的に換熱を行うことを特徴とする勾配ハニカム体と三次元リブ管に基づく除塵・換熱一体化装置を用いて除塵・換熱の方法。 - 前記高温高含塵煙気温度が600℃-1200℃であり、標準状態(0℃、1気圧)における含塵量が10-30g/m3であることを特徴とする請求項6に記載の勾配ハニカム体と三次元リブ管に基づく除塵・換熱一体化装置を用いて除塵・換熱の方法。
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