JPH02150692A - スラリまたはエマルジョン流体の加熱供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粉粒状固体と液体の混合物であるスラリ、あ
るいは異種液体の混合体であるエマルジョンの加熱装置
に係り、特に加熱装置内の摩擦による圧力損失や、エロ
ージョンの低減と混合流体性状の安定を考慮した加熱装
置に関する。

〔従来の技術〕

第８図に、従来の加熱装置の系統を、第９図と第１０図
に従来の加熱器の全体構造例を示す。第８図において、
燃料油などの被加熱流体７は、貯蔵タンク１内に貯えら
れ、タンク底部に設けられたボトムヒータ３で貯蔵流体
の流動に充分な温度および性状の安定維持に必要な温度
まで加温され、さらにタンク１に組込まれた多管式の熱
交換器であるサクションヒータ４を介して後流のサービ
スポンプ５に適正な粘度となる温度に一次加熱される。

ポンプ５で圧送された被加熱流体は、さらに後流に設け
た予熱器６で、流体の最終加熱温度にまで加熱され、配
管８を通って目的の機器まで供給される。加熱媒体１０
としては、通常、プラント内で発生させた水蒸気を使用
し、加熱後の被加熱流体の温度制御は、温度コントロー
ラ９で被加熱流体の温度を検出し、加熱媒体流量を温度
制御弁１２で絞り、制御する方法で行なっている。また
加熱媒体は加熱器３．４．６の出口では復水として排出
される。

加熱器であるサクションヒータ４および予熱器６には、
多管式の例えばＵ字管形熱交換器が使用されてきた。第
９図において、サクションヒータ４の胴側はタンク１内
に挿入されて組込まれるため、胴体４２“は開放構造で
あり、被加熱流体７は胴体開放部からヒータ４内に入り
、パンフル３９゛を迂回しながら伝熱管群２０“の間を
通り抜けながら加熱昇温される。加熱媒体である水蒸気
は、チャンネル胴４３’のノズル２４１から入り、復水
として排出される。第１０図において、予熱器６は、管
側が被加熱流体、胴側か加熱媒体であり、被加熱流体は
ノズル２３から管側仕切り４０で複数の室に仕切られた
チャンネル胴４３の第１室に入り、伝熱管２０内を通っ
てチャンネル胴４３の第２室へ戻り、さらに伝熱管内と
仕切り室内を折り返し通過して加熱昇温される。胴側は
胴体４２の内部で、加熱媒体の気部と液部の流路を形成
する胴側仕切り４１で上、下２室に仕切られ、加熱媒体
である水蒸気はノズル２４から入って気室のハ・２フル
３９を迂回しながら伝熱管群２０の間を通過しながら放
熱、凝縮して下部の氷室に入り、同様の迂回流を繰返し
て、復水となって排出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

」−記従来技術においては、被加熱流体の特異性状、例
えばスラリのような固液２相の混合流体またはエマルジ
ョン状の異種液体の混合流体に特徴的な、摩耗性油中の
残滓などの堆積およびそれによる閉塞分離不安定性に対
する対策は難しく、限界があった。すなわち、前記従来
技術の加熱器においては、被加熱流体の流路断面積の変
化、流速の変化および流路の折り返し反転などが避けら
れず、固液混合体、異種液混合体などの安定した混合、
均一流を保ちながら目的の温度または粘度を達成し、か
つ流路の摩耗損傷が少なく、閉塞のない設備の信頼性を
維持することは困難であった。

また、高粘度流体の取扱いに対して、同様の理由でシス
テムの圧力損失が大きくなる欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記した従来技術の問題点は、粉粒状固体と液体の混合
体であるスラリまたは２種以上の液体の混合物からなる
エマルジョンの被加熱流体を貯蔵する装置と、上記貯蔵
装置から取出して所定温度に加熱する加熱器と、加熱さ
れた上記流体を目的場所に輸送する装置とを備えたスラ
リまたはエマルジョン流体の加熱装置において、上記加
熱器の被加熱流体の流通路の入口から出口までを断面形
状が一定である１本の伝熱用内管で構成し、該内管の外
側に所定間隔を保って外筒を設け、外筒および内管にそ
れぞれ螺旋形状の加熱媒体通路形成体および加熱流体通
路形成体を設けたことを特徴とするスラリまたはエマル
ジョン流体の加熱装置により解決される。

〔作用〕

スラリあるいはエマルジョン流体を加熱する加熱器にお
いて、断面形状変更のない被加熱流体流路は、均一な流
れを継続でき、無用な渦流の発生を防止して圧力損失を
最小限に抑え、かつエロージョンの防止と流体中の固形
分の堆積を発生させない。さらに管外に設げた螺旋形状
のフィンは、伝熱面積を補うと同時に、加熱媒体に旋回
流を与える流路の仕切りとなり、それによって管外の熱
伝達率も向上し、管内外の渦流の相乗効果による熱通過
率の向上となる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例を示す加熱装置の説明図で
ある。加熱装置は、主要な構成機器であるタンクボトム
ヒータ３と、貯蔵タンク１の出口に備えたサクションヒ
ータ４と、サービスポンプ５の後流側に備えた予熱器６
と、それらの加熱機器出口で流体温度を検知して加熱媒
体１０である水蒸気または復水の供給量を制御する温度
制御装置（温度コントローラ９と温度制御弁１２）と、
予熱器６の加熱媒体１０が予熱器内で凝縮し形成する復
水液面のレベルを検知して予熱器より出る復水量を制御
するレベル制御装置（レヘルコントローラ１３とレヘル
制御弁１４）等で構成されている。第１図において、第
８図と重複する部分については説明を省略する。

第３図は、最終加熱器である予熱器６の全体構造を、第
４図は、貯蔵タンク出口の一次加熱器であるザクジョン
ヒータ４の全体構造を示す図であり、第５図は、第３図
および第４ｒ：ｉ！Ｕの伝熱管の拡大図である。予熱器
６とサクションヒータ４は、被加熱流体の配管と同径で
、二重管構造の内管である伝熱管２０．２０′と、伝熱
管の一部を構成し伝熱管の外部にある螺旋形状の伝熱フ
ィン兼用仕切り板２１．２１“と、外筒２２．２２“と
、被加熱流体のノズル２３．２３“と、加熱媒体のノズ
ル２４．２４゛と、内管と外筒を固定して加熱媒体の密
閉流路を形成するエンドプレート２６．２６１等で構成
されている。さらに第５図に示すように、伝熱管２０．
２０“の入口部には、被加熱流体に旋回流を与える螺旋
形状の整流板２７が設けられている。

第１図に示す加熱装置において、サクションヒータ４は
、貯蔵タンク１から供給される流体を一次加熱し、後流
のサービスポンプ５または予熱器６まで輸送するに好適
な粘度になるように昇温する加熱器で、貯蔵タンクのす
ぐ出口に第４図に示すごとく水平配置され、ボトムヒー
タ３で貯蔵タンク内の流体を保温した後、復水を加熱媒
体として使用し、加熱媒体の熱回収の効率化を図ってい
る。予熱器６は、サクションヒータ４で予熱され、号−
ビスポンプ５で加圧輸送された流体を、最終目的の温度
まで二次加熱する加熱器であり、被加熱流体がスラリま
たはエマルジョンのような、同−液または異種液体の混
合液であることを考慮し、流体の均一混合の下での性状
を安定に保持して、性状の不安定または分離を防止する
目的で、第６図に示す粘度カーブ３０における流体性状
の安定限界線３３以下の安定域３１内の温度を保って、
その温度以上に加熱せず、かつ加熱媒体の熱回収を有効
に行なう方式をとっている。すなわち、加熱器内に水蒸
気の凝縮液面２５を有する、第３図に示す浸水式竪形予
熱器を採用して、加熱後の流体出口を復水出口と同じ下
部に設ける方法により、不安定分離を生じない安定した
均一性状を保持し得る温度内に、流体の加熱昇温を限定
できる。

サクションヒータ４および予熱器６ともに、被加熱流体
は第５図に示すごとく、入口部に設けられた螺旋形状の
整流板２７の効果により旋回渦流を生じ、伝熱管内を流
れる。また、加熱媒体である水蒸気または復水は、第３
図と第４図に示す螺旋形状の伝熱フィン専用仕切り板の
効果で、旋回流となって伝熱管外を流れる。したがって
、伝熱管内外での旋回流は、流体と加熱媒体間の熱伝達
効果を最大限に発揮でき、かつフィン付き伝熱管により
伝熱面積も有効に利用できるので、第７図に示すごとく
、従来の多管式熱交換器に較べ、低い圧力損失で効率の
よい熱交換が達成できる。

第２図は、本発明の他の実施例を示す加熱装置の系統図
である。第２図において、第１図と異なる点は、予熱器
６をサクションヒータ４と同様に、復水を加熱媒体とす
る温水加熱器とし、さらに後流のバーナ１８の入口粘度
を一定に制御する最終加熱器１７を設けたことである。

加熱器１７は、さきに説明済みの竪形浸水式加熱器であ
って、バーナ１８の入口の粘度を検出し、加熱媒体であ
る水蒸気流量を制御弁１２で調整して、第６図に示す温
度−粘度線図における、バーナでの噴霧燃焼に好ましい
粘度範囲に燃料がなるよう加熱昇温するものである。燃
料がスラリまたはエマルジョンのような、不安定な性状
を有する流体であっても、さきの実施例で説明のごとく
、予熱器６での加熱範囲を第６図に示す安定域３１内に
留めておき、最終加熱器１７による加熱をバーナ１８の
直前で実施する方法であれば、流体性状の変化の影響は
ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スラリやエマルジョン流体を加熱する
に際し、加熱装置内での固形分などの成分の分離や堆積
が生しることなく、また流動圧力損失が少なく、加熱器
においての伝熱効率を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明になる加熱装置の一実施例を示す系統
図、第２図は、本発明の他の実施例系統図、第３図と第
４図は、本発明における加熱器の構造説明図、第５図は
、本発明におＬＪる加熱器入口部の伝熱管内構造説明図
、第６図は、スラリやエマルジョン等の性状を示す説明
図、第７図は、本発明になる加熱器の性能説明図、第８
図は、重要の加熱装置の系統図、第９図は、従来のサク
ションヒータの構造説明図、第１０図は、従来の予熱器
の構造図である。 １・・・貯蔵タンク、３・・・ボトムヒータ、４・・・
サクションヒータ、５・・・サービスポンプ、６・・・
予琳）　器、７・・・被加熱流体、８・・・被加熱流体
配管、９・・・温度コントローラ、１０・・・加熱媒体
、１１・・・加熱媒体配管、１２・・・温度制御弁、１
８・・・バーナ、２０・・・伝熱用内管、２１・・・伝
熱フィン兼用仕切り板、２２・・・外筒。 出願人　ハブコック日立株式会社 代理人　弁理士　川　北　武　長 ■ ÷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉粒状固体と液体の混合体であるスラリまたは２
   種以上の液体の混合物からなるエマルジョンの被加熱流
   体を貯蔵する装置と、上記貯蔵装置から取出して所定温
   度に加熱する加熱器と、加熱された上記流体を目的場所
   に輸送する装置とを備えたスラリまたはエマルジョン流
   体の加熱装置において、上記加熱器の被加熱流体の流通
   路の入口から出口までを断面形状が一定である１本の伝
   熱用内管で構成し、該内管の外側に所定間隔を保って外
   筒を設け、外筒および内管にそれぞれ螺旋形状の加熱媒
   体通路形成体および加熱流体通路形成体を設けたことを
   特徴とするスラリまたはエマルジョン流体の加熱装置。