JPH0230438A - 熱交換器の製造方法 - 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】 本発明は、排ガス処理方法及び装置に関するものであり
、−層詳細には、種々の工業排ガスから大量の熱の回収
に有用であるだけてはなく、同時に、このような排ガス
からの実質的な量の粒状物及び燃焼の腐食生産物の除去
に役立ち、煙突排出物からの空気公害を減少させるのに
有用である改良された方法及び装置に関するものである
。

本発明は、特に、典型的に炉内における油又は石炭の燃
焼によって生成されるようなイオウ含有排ガスの処理に
向けられるものであるが、本発明が他の広い種類の応用
に対しても有用であることは、明らかになる。

本発明の主な目的は、従来技術の方式におけるよりも、
排ガスの中に含まれる熱の実質的により大きなパーセン
テージを回収するのに有用であり、燃料の高価であるこ
とのために非常に重要な経済的意味を有している改良さ
れた方法及び装置を得ることにある。

本発明の他の重要な目的は、排カスから実質的な量の粒
状物質及び燃焼の腐食生産物を除去し、公害を減少する
のに有用である方法及び装置を得ることにある。

天然カス、Ｎｏ、２燃料油、Ｎｏ、６燃料油及び石炭は
、−船釣に、この順序で、二酸化イオウ及び三酸化イオ
ウ及びずずや、シリカ生産物のような粒状物質の増加す
る量を含んでいる煙道カスを生成する。

本発明の一つの目的は、任意のこれらの燃料によって生
成される煙道ガスに関して有用である方法及び装置を得
ることにある。

多くの応用においては、排熱がボイラ補給水のような液
体を予熱するため、又は、例えば、工業処理用水を予熱
するために使用されることが望まれ、一方、多くの他の
応用においては、排熱が空気のようなガスを予熱し、又
は、ある応用においでは、液体とガスとの両方を加熱す
ることが推奨される。

本発明の他の目的は、液体か、ガスかのいずれか又は液
体とガスとの両方の予熱を可能とする方法を得ること及
び液体が、ガスか又は液体とカスとの両方を予熱する装
置を得ることにある。

本発明の一つの非常に重要な目的は、強固で確実であり
、最少の注意及び清掃又は修繕のための休止時間に対す
る最少の要求を有して長期間に渡って有用である方法及
び装置を得ることにある。

本発明の他の一層特別な目的は、自己洗浄カス洗浄器並
びに排ガスからの増加された量の熱量の回収器として作
動する熱交換器を得ることにある。

原動所又は処理の熱効率が。ボイラの炉又は同様のもの
からの排ガスの中に含まれている熱エネルギーのいくら
かを回収することによって増加されることは、長年未知
られていることである。煙道ガスは、普通には、ボイラ
の節約器を経てボイラ給水を予熱するようにされ、普通
には、空気予熱器を炉熱焼空気を予熱するために向けら
れる。

油、石炭又は天然カスの燃焼は、実質的な湿分、二酸化
イオウ、三酸化イオウ、油及び石炭の場自には粒状物質
を生成する。若しも、煙道カスから熱を回収することを
意図されている熱交換器か、酸化イオウの可成りの量を
凝縮させるならば、硫酸か形成され、苛酷な腐食を生し
させる。凝縮されたイオウ生成物は、普通の節約器及び
空気予熱器及びそれらと協同される排気煙突を直ちに破
損させる。このように、煙道カスから熱を回収すること
を意図されている従来技術の方式は、イオウ生成物の凝
縮を避けるなめに、煙道ガス温度を十分に高く、用心深
く維持されて作動されていた。

凝縮か何らのイオウ酸化物をも含んていない煙道ガスに
対して生ずる温度、すなわち、水蒸気だりによる露点は
、水蒸気の部分圧に応して４６．７°Ｃ（１１６下）〜
５４４℃（１３０下）の範囲内にある。しかしながら、
はんの少量、例えは、１００万部に対して５〜１００部
のような三酸化イオウの存在は、凝縮が生ずる温度を、
水蒸気だけに対するそれよりも、はるかに高く劇的に増
加させる。例えば、１００万部につきＳＯ３の５０〜１
００部は、露点温度を１２１１°Ｃ（２５０下）から１
３７．８°Ｃ（２８０°Ｆ）にそれぞれ上昇させる。こ
のようにして、煙道ガスが１４８．９℃（３００下）の
オーダの温度以下に冷却されないことを絶対的に確かに
することが、凝縮及び腐食を避けるために、実際に行な
われている。この操作は、必然的に望ましくない程に熱
エネルギーの顕然の少部分が煙道ガスから抽出され、ま
た、煙道カスの中に含まれている潜熱エネルギーの絶対
的に何らの回収をも生じないようにする。

本発明の一つの構想は、煙道ガスのような潜在的に腐食
性の排カスから、従来技術と全く相違して、連続的に「
水蒸気凝縮」様式で作動し、実質的な量の潜熱並びに多
量の顕熱が排ガスから回収されることを許す熱交換器を
使用して回収するための方法及び装置を得ることにある
。ここて　「水蒸気凝縮」という用語は、排ガスの大き
なパーセンテージ（理想的には、すべて）の温度が、硫
酸凝縮又は飽和温度以下に降下されるだけてはなく、応
用可能な圧力の下における水の飽和温度以下、すなわち
、水蒸気たけに対する露点、例えば、４８９°Ｃ（１２
０°Ｆ）以下にさえも降下されることを意味するもので
ある。熱交換器内部の煙道ガスの絶対圧力が、水柱で５
０８〜１．２７ＩＩｌ（２〜５インチ）（ゲージ圧で０
．００４９ｋｇ／ｃｍ２−０．０７ボント／平方インチ
）である本発明の典型的な作動においては、煙道カスの
大部分の温度は、少なくとも４８．８°Ｃ（１２０下）
において、例えは、２３９°〜３７．８°Ｃ（７５’〜
１００下）に、煙道ガスを熱交換器−洗浄器ユニットを
通すことによって、降下される。このユニットは、連続
的に大量の水を煙道カスを凝縮し、リュウ酸を凝縮する
。さもなければ腐食凝縮水に露出される熱交換器−洗浄
器ユニットの内部の部分は、腐食を防止するために、耐
食性材料、例えは、テフロン（商品名）を適当に裏張り
又は被覆される。

従来技術の排熱回収方式か、８０３の凝縮温度に余りに
も近い煙道ガス温度（例えば、１２１□１°Ｃ−２５０
下）て作動される時には、事故によって、又は、始動の
間に、あるいは、方式の熱効率を改善することを試みて
か、時として、Ｓ０３の凝縮が、非常に強い、又は、濃
縮された硫酸を生じさせる傾向となる。硫酸は、極端に
腐食性であり、普通の熱交換器を急速に破壊する。凝縮
することのできる硫酸の量は小さいが、しかじなか゛ら
、熱交換器表面をわずかに湿めらせるのに十分である。

しかしながら、若しも、従来技術の慣行を無視するたけ
ではなく、それに直接的に正反対に運転するならば、ま
た、更に、煙道ガス温度をＳＯ３凝縮温度の著しく低い
レベルにまて降下し、また、本発明の水の凝縮様式内で
運転するならば、大量の水の生成が凝縮された硫酸を実
質的に稀釈する傾向となり、全体の凝縮水をより少なく
腐食性とし、部分の腐食を少なくするように思われる。

このようにして、本発明の水を凝縮させる様式における
運転は、装置の部分の腐食を一層少なくさせる重大な傾
向を有しており、また、大量の潜熱エネルギーが回収さ
れるようにする。硫酸のこのような稀釈は、完全には腐
食を無くさない。しかしなから、これによって、熱交換
器−洗浄器ユニッ１への内部の種々の表面を保護材料に
よって適当に裏張り又は被覆することの必要であること
が、残っノこままとされる。

若しも、煙道ガスを、水凝縮様式で作動しつつある熱交
換器を通過させるならば、より多量の熱エネルギーが煙
道ガスすら抽出されることがてきるたけてはなく、また
、凝縮水がより腐食性を小さくされるノＪけではなく、
その上、大量の粒状物質及び８０３が同時に煙道ガスか
ら除去され、著しく空気公害を減少さぜることのてきる
ことも発見された。若しも、煙道ガスが硫酸凝縮温度の
わずかに下まで低下されるならば、また、若しも、煙道
ガスか実質的な量の粒状物質を含んでいるならば、粒状
物質と組合わされた硫酸の水浸しの量が、しばしば、急
速に熱交換器の表面の上に形成し、また、実際に、この
形成が熱交換器を数時間て詰まらずことが発見された。

しがしながら、若しも、設備が本発明によって水蒸気凝
縮様式で作動されるならば、豊富な量の水の生成が、連
続的に硫酸及び粒状物質を洗い去り、水浸しの物質の形
成を阻止する。簡単にいうと、「水凝縮運転様式」とは
、熱交換器の内部に「雨」を形成する様式のことである
。この［雨Ｊは、煙道カスの中の粒子を雨が降下する時
に捕えるたりではなく、雨は濡らされた表面に軽く照性
された粒子を洗い去り、ドレンに洗い落とす。このよう
にして、カス洗浄に似た利点が、大抵のカス洗浄器によ
って必要とされる水の連続的な供給の必要無しに、また
、動く部分の必要無しに、得られる。

しかも、大量の潜熱エネルギーの回収に加えて、腐食問
題を最少にするために、硫酸を大いに稀釈し、洗い去り
、煙道カスのような排ガスから粒状物質の実質的な量を
除去することに加えて、「水凝縮」様式における作動は
、また、本発明を実施するなめに使用される熱交換器の
熱伝達率を増加もする。熱交換器ユニットの頂部の近く
において生ずるようにされた著しい凝縮は、下方に走り
、又は、下方に降り、熱交換器表面を、熱交換器の下方
部分において、たとえ、凝縮が、そうてなく、それら下
方部分の表面の上において生じなくとも濡れたままとす
る。同時にずへての熱交換器表面１］ 面積を濡れ／ごままとし、熱伝達係数を、乾煤した又は
非凝縮熱交換器のそれよりも、著しく改善し、これによ
って、計理的にこしんまりとしており、製作か経済的で
あるユニットが、排熱の大量を回収するのに十分な熱伝
達を与える。

熱伝達は、い＜−）かの別個の、しかしながら、関連さ
れる理由によって改善される。カスからの熱１云達は、
若しも、表面が滴状の凝縮から湿っているならば、より
良好に行なわれる。テフロンの使用は、滴状の凝縮を促
進させる。更に、熱交換器内部の連続的な雨は、管表面
を清潔に保持し、熱伝達を減少さぜる沈澱物の形成を阻
止する。

このようにして、本発明の他の目的は、改良されｆＳ熱
伝達を有している改良された熱回収装置を得ることにあ
る。

非常に有効な腐食保護を与え、また、水凝ａ熱交換器を
清潔に保つように、水蒸気凝縮と協同する著しい水をは
しく特性を持つなめに種々の形状のテフロンが発見され
なが、これらの腐食保護材料の覗在利用可能な形状は、
排熱が抽出されるこ］２ とが望まれている煙道ガスのある温度よりも、はるかに
低い変形、溶融又は破壊温度を有している。

本発明の他の特徴によると、水凝縮熱交換器を、従来形
式の他の熱交換器と協同して作動さぜることを提案する
が、この従来のものは、若しも、凝縮がその中において
行なわれるならば、苛酷に損傷される。従来の熱交換器
は、最初に、煙道カスのような排カスを、水蒸気凝縮熱
交換器の腐食保護裏張りを損渇させない十分に低いが、
しがも、三酸化イオウが従来の熱交換器の中においてそ
れを損傷するように凝縮覆ることができないのに、十分
に高い温度に冷却する。

このようにして、本発明のある追加された目的は、広範
囲の温度を有している排カスと共に使用される改良され
た熱回収系統を得ることにある。

本発明のその他の目的は、広い種類の異った流量、温度
及び熱伝達要求に適するように必要に応じて容易に組合
わされることのできる上述の水凝縮様式において使用す
るのに適している熱交換器モジュールを得ることにある
。

本発明の更に池の目的は、水凝縮熱交換器系統を構成し
、組立てる満足な方法を得ることにある。

本発明の他の目的は、１′Ｊ下の本発明の説明から明ら
かとなるものと信しられる。

本発明は、それ故、数個の段階、その１個又はそれ以−
にの段階の他の段階のそれぞれに関する関係及びこの段
階を生しさせるようにされている部品の構造、部品の要
素の組合わせ並ひに部品の配置を実施した装置から成立
つか、以下に、その実施例が詳細に説明されている。

本発明の性質及び目的の十分な理解のために、以下に、
本発明を系附図面に基−）いて詳細に説明する。

本発明のいくつかの主な特長は、最初に、第１及び２図
を参照することによって、理解される。

第１図において、タフＩ〜１０が、ボイラ煙突（図示さ
れていない）から、送風機Ｂによって、底部空間又室１
１へ引かれる煙道カスのような高温排ガスを導く。煙道
カスは、１個又はそれ以上の熱交換器ユニット、例えは
、４個のユニッｌ〜１．２，１３．１４及び１５を上方
に通過し、そこから、上方の空間又は室１６の中を通り
、煙突１７から出る。典型的な運転においては、煙道ガ
スの速度は、熱交換器ユニットの内部において、９１〜
１．２．１　、．９肩／ｓ　（３０〜４００フイー）−
７秒）に設定され、水柱３８１〜５．０．８ｚｚ（１，
５〜２インチ）のオークのカス圧力降下が、熱交換器ユ
ニッ１〜を横切って生ずるようにされている。典型的に
は、水又は空気である加熱されるへき流体は、最上部の
熱交換器ユニット２０の中に導入されるように示されて
おり、熱交換器ユニッ１へのそれぞれを順々に下方に流
れ、２１がら出ることが理解される。説明を簡単にする
ために、最初に、水が加熱され、また、高温排ガスは、
ボイラがらの煙道カスであるものと仮定される。

煙道ガスが、ユニッ）〜を通って上方に動く時に、ある
程度まで冷却されること及び水がユニッｌ−を通って下
方に動く時に、ある程度まで加熱されることは、明らか
なところである。説明を容易とするために、意味のある
ガスの冷却及び水の加熱が生ずる温度範囲か、４個の領
域７１〜ｚ４に分割され■５ て示されている。これらの４個の領域は、説明を簡ｍに
するために、４個の熱回収ユニットの垂直範囲に相当す
るものとして示されている。

第２図は、本発明を水を加熱するために典型的に実施し
た場合において、煙道カス及び水の温度の変化を、温度
が垂直高さに対してブロア１へされて示すものである。

このようにして、煙道カスの温度は、それか熱交換器を
通って上方に動く時に、熱交換器配置の底部において２
６０″Ｃ（５００下）の仮定された入力温度Ｇ１から降
下するが、このことは、曲線Ｇによって示されている。

第２図におけるガス温度のブロアｈは、近似的であり、
−船釣に、任意の高さに対して、ガスの実質的な部分が
、その高さにおいて降下されるその最低温度を描いであ
るものと理解ずべきである。最下部の管の列の北方の任
意の高さにおいて、熱論、温度こう配があり、また、若
しも、ある与えられた高さにおいて熱交換器の全横断面
積の上において平均されると、平均温度は、曲線Ｇとし
てブロア１へされた温度以北である。他のようにみると
、領域ｚ２と７３をＧ 境界している高さのようなある与−えられた高さにおい
ては、管の近くの部分又は管の上の部分のような煙道ガ
スのある部分は、硫酸が形成しつつある温度Ｇ２を持つ
こともあり、一方、カスの同し高さであるが、しかしな
がら、任意の管からより大きな距離にある他の部分は、
より高温であり２．まだ、凝縮を受けないかも知れない
。同様に、熱交換器の頂部において、７２°Ｃ（５５下
）の入力温度居、を持つものと仮定されている水は、そ
れか熱交換器の底部に到着する時に、曲線Ｗによって示
されるように、８２２°Ｃ（１８０下）の出力温度−〇
まで加熱される。第１図における縦軸の尺度か、４個の
領域７１〜ｚ４に分割されて示されている。１２１．１
’Ｃ＜２５０°Ｆ）における垂直破線Ｆは、Ｎｏ、６燃
料油を燃焼することから得られる典型的な煙道ガスの中
に硫酸を形成する典型的な温度Ｇ２を示すものである。

従来技術は、煙道ガス温度は、常に、何らかの硫酸の生
成を避けるためにこのレベルの十分以」−に維持される
べきであると教示している。

上方への煙道ガスの運動に対する煙道カス温度曲線Ｇに
引続いて、煙道カス温度が、Ｇ１における２６０℃（５
００’Ｆ）からＧ２における１２１１°Ｃ（２５０下）
に、ガスが２個の下方領域ｚ１及びＺ２を通過する時に
、降下することが見られる。その上昇運動のその部分の
間に、非常にわずかな凝縮がカスから生ずるが、しかし
ながら、煙道ガスからの顕熱は水を加熱するために伝達
されつつある。更に詳細には、領域ｚ１及びｚ２の中の
カスの大部分は、まだ、硫酸か凝縮するなめには十分に
高いが、しがしながら、領域ｚ１及びｚ２内のある量の
カスは、これらの領域内にある間に凝縮する。なぜなら
ば、上方からこれらの領域を貫いて落下する凝縮水が、
それらの領域内のカスのある量を、凝縮温度にまて冷却
するからである。ガスからの凝縮がほとんど又は完全に
、下方の領域２．及びｚ２の中においては生しないとし
ても、熱交換器管のそれらの下方領域内のガス側の表面
は、」二部から降下する豊富な凝縮物のために連続的に
塗れたままである。これらの管の濡らされている状態は
粒状物質が容易に且つ一時的に管に粘着する傾向とさせ
るか、上方がら落下する凝縮物が連続的に管を洗浄し、
硫酸及び粒状物質を熱交換器ユニットの底部におけるト
レン（第１図のＤ）に洗い流すように作用をする。

煙道ガスが２１１．．１°Ｃ（２５０下）、ずなわち、
三酸化イオウに対する典型的な露点如何に冷却される時
に、硫酸が領域Ｚ３内において形成する。若しも、領域
ｚ３が装置の中の最上方の領域であったならは、凝縮さ
れた硫酸は、領域Ｚ３内の熱交換器表面をわずかに湿ら
せ、粒状物質は、それらのわずかに湿らされた表面の上
に形成したてあろう。二酸化イオウは、凝縮し、仮定さ
れた例においては、カスの領域Ｚ３を経る運動がカスを
酸の露点以下に実質的に冷却するときに、硫酸を形成す
る。領域Ｚ３の内部のあるレベルにおいて、凝縮される
硫酸の大部分又はすべてが、凝縮したてあろう。そのレ
ベルの直上においては、第２図にカッコＲによって一般
的に示されるように、はとんど又は全然凝縮が生しない
ものとみなされる温度範囲があるものと信しられ、ガス
温度は、硫酸の凝縮が大部分完了されるのには十分に低
いが、しかしながら、水蒸気には、実質的な量を凝縮す
るには余りにも高い。しかしなから、ガスか、領域Ｚ１
を通って更に上方に運動する間に一層冷却される時は、
水蒸気の凝縮が、増加として豊富となるように生ずる。

このようにして、熱交換器ユニッ１への中の管のすｌ＼
ては、連続的に湿り、これは熱伝達を増加させるなζフ
てはなく、」二連のカス流量においては、粒状物質か管
に一時的に且つ軽く粘着する傾向とさせ、カスから大量
の粒状物質を除去する。連続的な凝縮によって生しさせ
られる水は、連続的に熱交換器管の表面を洗浄し、粒状
物質を洗い、凝縮された硫酸を装置の底部におけるドレ
ンＤに流ず。

熱交換器ユニッＩ・内部の管は、連続的な列に配置され
、これらの列は、相互に水平方向に食い違いとされ、こ
れによって、一つの管から降下する凝縮物の滴が、下方
の管の上においてはねる傾向とするようにする。煙道ガ
スの清掃の二つの形式が、カスか凝結物の降下する雨を
通過する時に、カスの洗い落としと、粒状物質の湿らさ
れた管への、凝縮物が洗い去るまでの一時的な軽い粘着
の傾向との組合わせから生ずる。

熱交換器管の上へのテフロンの薄い被覆は、良好な熱伝
達を許しながらこれらの管の腐食を防止するだけてはな
く、これらの被覆は、水をはしく性質であるために、落
下する凝結水が管から粒状物質を容易に洗い去ることが
てきるようにもする。

Ｂｒｏｏｋｌ＋ａｖｅｎ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｌａｂｏ
ｒａｔｏｒｙによって最近に行なわれた試験は、Ｎｏ、
６燃料油からの煙道ガスの中の粒状物質の約５０％及び
ＳＯ３の２０〜２５％が除去されることを示している。

本発明の典型的な応用において、若しも、例えば、ＮＯ
３６燃料油からの煙道ガスの１時間当たり４，３８１．
．８Ａ！？（９６６０ボンド）が、水凝縮熱交換器を通
過されるならば、硫酸及び粒状物質と混合された水の１
時間当たり約１．１３．４Ａｇ（２５０ボンド）がユニ
ットの底部から排出される。

混合物の中の粒状物質は、今日までになされた試験にお
いて、約３０重量％であった。

典型的な煙道ガスの中の三酸化イオウの量は、三酸化イ
オウの完全な凝縮でさえも生成することがてきる硫酸の
量が、若しも、煙道ガスが十分に冷却されるならは、容
易に凝縮されることができる水の量よりも、はるかによ
り少ないような１００万部当たりの量で測定される煙道
ガスの中の水蒸気が凝縮する正確な温度は、異なった煙
道ガスの混合物においである程度まて変動するか、しか
しながら、それは約４９°Ｃ（１２０下）である。この
ようにして、本発明によると、その温度又はそれ以下の
水（又は空気）、好適には、その温度よりも十分にＵ下
の水（又は空気ンが、熱交換器ユニットの頂部近くの管
の群の中に維持され、大量の水蒸気が凝縮することを確
実にする。第２図においては、水温度は、１３°Ｃ（５
５下）から約２４°Ｃ（７５下）まで、水が領域Ｚ４を
通って下方に通過する時に、上昇することか仮定されて
いる。このように、第１及び２図における熱交換設備の
上方部分において本質的な管の内部は４９℃（１２０下
）以下の水を含んでいる。

第２図の例においては、水温度が、煙道ガス温度が、硫
酸の露点１２１１℃（２５０下）に到達する実質的に同
一の高いレベルにある水蒸気露点４９℃（１２０下）に
到達し、更に、このレベルが熱交換器の実質的に垂直の
中央レベルにおいて生ずることに注意すべきである。そ
れらの正確な関係は、何ら必要ではない。

第２図において、曲線りは、煙道ガス温度と、水温度と
の間の差と、熱交換器ユニットの中における高さレベル
とのプロットである。あるレベルにおける温度差は、熱
論、そのレベルにおいて生する熱伝達量に重大な挙動を
有している。熱交換器ユニッ１への底部部分の近く領域
Ｚ１及びｚ２において、ガス温度と水温度との間におけ
る最大差、従って、有効な熱伝達に対して最大の一エネ
ルギーがあるが、実際に生ずる熱伝達量か、それらの領
域内における熱交換器の管表面が落下する凝縮物によっ
て湿ったままとされるので、−層増加されることに、注
意することが重要である。

本発明によって構成された大概の設備においては、例え
ば、第１図における室１６又は煙突１７の中において測
定された煙道ガス出口温度は、例えば、４８９°Ｃ（１
２０下）の煙道ガス中の水蒸気の露点温度よりもより小
さいか、しかしながら、ある設備においては、このよう
な箇所における出口温度が、本発明から離れること無し
に、ある程度までその露点を越えることに、気が付くか
もしれない。若しも、熱交換器管及びハウジンクが、幾
何学的にある量の煙道カスか、はんの中程度の冷却を受
けてユニッ１〜を通過することを許すならば、その量は
、大量の水を凝縮させるのに十分に冷却された煙道カス
と室１６の中において混合し、そして、室１６内におけ
る平均温度又は混合温度を上昇させる傾向と、ある煙道
カスを熱交換器の回りにバイパスさせ、それを室１６へ
導入させることによって、その室１６の中の平均温度を
上昇させるのと同じ方法で、上昇させる傾向とさせる。

上述のことから、本発明方法は、水蒸気、凝縮可能な腐
食成分（三酸化イオウ）及び粒状物質を含んでいる高温
排ガスから顕然及び潜熱の両方を回収するため及びガス
から粒状物質及び凝縮された腐食成分の実質的な量を、
除去するために、ガスを熱交換器のガス通路を通過させ
ること、同時に、排カスよりもより低温の流体を熱交換
器の第一通路を通して、カス及び流体の流速を熱交換器
の熱伝達特性に、水蒸気及び腐食成分の連続的な凝縮が
生ずるように配置されてガス通路と熱交換関係に通過さ
せること、粒状物質及び凝縮された腐食成分の部分を捕
捉し、洗い去る落下する滴を与えることとから成立って
いることが分かる。

従来技術の節約器及び空気予熱器は、高温の入力水又は
空気を必要とするが、本発明は、冷水又は空気を利用す
ることができ、また、実際に、効率が入力流木が低温で
あればある程増加し、より多量の凝縮物が生じ、より多
量の潜熱が排ガスから引出されるので有利である。入口
２０における水が低温であればある程、排ガスの出口温
度　。

低くなり、より多量の潜熱が回収され、　、、、ｌ　４
：　ｉ冬の水蒸気が排ガスかから凝縮され、より有効な
粒子及びＳ０３の除去が、ある与えられた流量に対して
生ずる。今日までの試験から、９１〜１２．２１／５（
３０〜４０フイ一ト／秒）のガス速度によって、十分な
熱交換表面面積が、水であれ、空気であれ、加熱されつ
つある流体の温度を低くさぜることのてきることか分か
った。例えは、１２８°Ｃ（５５下）の熱交換器に供給
されつつある水によって、１７．２℃（６３下）の煙道
ガス出口温度を得ることができた。

本発明の大抵の応用においては、煙道カス温度を、その
程度まて下降させることが必要であると認められず、ま
た、熱交換器表面の量は、希望される流量及び流体温度
によって、煙道カス温度が２６７〜３７．８°Ｃ（８０
°〜１００下）の範囲内に低下されるように選択される
。典型的な煙道カスは、燃料の形式に応じて５％〜１２
％の水蒸気を含んており、従って、若しも、４５３．６
ｋｉｒ（１０００ボンド）の煙道カスか１８時間に熱交
換器へ通されるならば、この煙道カスは、１時間に１８
１４〜５４４．３ｋｙ（４００へ１，２００ボンド）の
水を提供する。

非常に実質的な水の凝縮が、熱伝達の上に有している有
利な効果か、本発明の一つの形式を、２組の運転条件の
下において運転することによって示された。ユニットは
、始めに、Ｎｏ、２燃料油を燃焼することによって生成
された煙道ガスによって作動され、煙道カス及び水の特
別な入口温度及び出口温度並びに流量で作動された。回
収された熱が、１時間当たり約２５２，０００＊ｃａｌ
（１，０００，０ＯＯＢＴＵ）であり、ユニットから復
水が１分当たり約１．９β（１／２ガロン）流れた。そ
れから後に、天然ガスを燃焼させることによって生成さ
れた煙道カスか、使用された。天然ガスは、より少ない
過剰空気で燃焼させることができ、また、燃焼された。

更に、天然ガスのより多量の炭化水素の含有のために、
煙道ガスはより大量の湿分を含んでいた。油燃焼におい
て使用されたのと同じカス流量及び水流量において、ユ
ニットから流れた復水量は、実質的に２倍であり、１分
当たり約３．ＥＮ！（１ガロン）であった。しかしなが
ら、水出口温度は増加し、ガス出口温度は低下し、また
、回収された熱は、約２０％増加し、１時間当たり３０
２　、４００Ａｃａ　Ｉ　（１、２００、０００ＢＴＵ
）に増加した。

第３ａ図に描かれた応用においては、煙道カスかボイラ
３１の従来の煙突３０から、１個またはそれ以上のダン
パ弁を過ぎて、送風機モータＢＨによって駆動される送
風機Ｂによって、煙道カスを熱交換器ＩＩ−Ｘの底部へ
供給するために吸引され、冷却された煙道カスは、ファ
イバガラスのフート１６及びファイバガラスの煙突１７
を経て大気に出る。腐食に耐えるためにファイバカラス
の煙突１７の使用は、それ自体新規ではない。熱水貯蔵
タンクＳＴの底部、低温水供給管ＳＬからの及び〈又は
）水主管−Ｈからの低温水は、熱交換器ユニツ１〜ＨＸ
を経て循環ポンプＣ，Ｐによって汲み出され、熱交換器
１１Ｘからの高温水は、貯蔵タンクＳＴの中にその頂部
近くにおいて繰出される。高温度の水は、貯蔵タンクＳ
Ｔの頂部から、管１１Ｗを経て種々の用途に引出される
。ボイラ３１に対応する補充水は、熱論、タンクＳＴか
らか、又は、ユニットＩＩＸからか直接的に供給される
ことかできる。

若しも、不十分な高温度の水か管Ｉを経て引き出される
ならは、貯蔵タンクＳＴの内容物は、不十分な煙道カス
の冷却が、熱交換器ユニットの中において生し始め、そ
のユニットの中のテフロン腐食保護被覆及びライナを危
険とする傾向とするのに十分な温度に上昇することがあ
り得る。従来の温度センサＴＳが出て行く煙道ガス温度
を検出し、従来のポジショナ−Ｐｖｌ　を作動させ、こ
れかダンパ弁ＤＶ、を、高温煙道ガスの熱交換器への通
行を減少させ、又は、しゃ断する。第３ａ図には、活１
度センザＴＳに応答する第二のポジショナ−ＰＶ２もダ
ンパ弁Ｄ■２を作動させるように接続されて示されてい
るが、この弁は、煙突１７の温度か、余りにも高く上昇
した時に開放し、煙道カスに低温の周囲空気を混合し、
熱交換器ＨＸ内部の温度が、腐食保護被覆に対して危険
とみなされる値約２６０°Ｃ（５００下）を超えること
を阻止する。多くの応用において、単に１個又はそれ以
上の上述の２個の温度制御保護手段か十分であるものと
認められる。以下に一層明瞭となるように、腐食保護被
覆を損傷させる温度上昇を阻止することは、その代わり
に、排ガスを、それが水凝縮熱交換器を通過される前に
、安全運転温度に冷却するために、従来の非凝縮熱交換
器を使用することによって、なされることもてきる。

第３ａ図においては、多数力ノズルを有している噴霧マ
ニポル１〜ＳＰか水を下方に熱交換器＋１Ｘを通して、
弁■か開放された時に噴霧するように作動し、熱交換器
の上に形成する何らかの沈澱物を洗い去るようにする。

水凝縮様式における作動は、普通には、管を清潔に保つ
ように働くので、このような噴霧の作動は、全く稀てあ
り、本発明のある応用においては、このような噴霧手応
の準備は、全く不必要と見なされることもてきる。粒子
の除去か特別に重要であると見なされるある応用におい
ては、弁■は、水蒸気凝縮によって生成された「雨」を
多くするために、連続的な噴霧を許すように開放される
ことかできる。

本発明の実施は、水を加熱するだめの」二連の熱交換器
に比へて極端に簡単な熱交換器を利用して、水よりは空
気を加熱するために、実施されることもてきる。鋼管の
使用が、水の加熱のために推奨されるが、アルミニウム
管が空気加熱に対して推奨される。いずれの場合にも、
テフロンのようなＩＫ食保護被覆か使用される。

本発明の実施は、ボイラ又は炉の煙道ガスの処理に限定
されることなく、他の多くの種類の高温排ガスに対して
直ちに応用可能である。製紙工業においては、多量の周
囲空気が、普通には、Ｎｏ、２燃利油を燃焼することに
よって加熱される直接加熱式の乾燥器を備え、大きな送
風機によって紙のウェブを乾燥するために適用されるこ
とが普通である。紙のウェブを通過した加熱排気空気は
、実質的な量の砥粒子並びに通常構成の煙道ガス並びに
通常の湿分量の数倍の湿分を含んでいる。はんの限定さ
れた量の加熱空気の量だりが再循環される。なぜならば
、その湿度は、乾燥を行なわずために十分に低く保持し
なければならず、従って、実質的な量の補充空気が必要
とされるがらである。

外部空気又は周囲空気を、紙の乾燥に対して必要とされ
る温度に加熱することは、大量の燃料を必要とする。従
来の空気熱の回収技術は、このような応用に対しては、
明らかに不適当であった。周囲空気は、常に、十分に低
温てあり、この空気を通常の空気予熱器を通過させるこ
とは、排カスがら硫酸の凝縮を生じさせ、腐食を生しさ
せ、また、凝縮物か存在すると、砥粒子が熱交換器内部
の湿った空気の表面の」二に速やかに粘着し、堆積し、
熱交換器を詰める。乾燥器からの熱回収のためのとのよ
うな技術も、成功しているものと信することはできない
。本発明によると、第ｎ図に示されるように、高温の、
例えば、２８２２°Ｃ（５４０°Ｆ）の紙を含んでいる
従来の紙乾燥器ＰＤからの排出空気が、水凝縮熱交換器
ΔＩＩのカス通路を通過され、包囲空気入口導管ＩＤか
ら熱交換器の管の中に入り、それ之通過する包囲空気を
加熱し、包囲空気か、最初の、例えば、〜１．１℃（３
０下）〜３７．８℃（１００下）から、例えば、１９３
３℃（３８０下）の温度すで加熱される。

熱交換器を去る空気は、導管を通って送風機Ｂによって
動かされ、乾燥装置の中にお（′）る補充空気として使
用されるようにし、熱交換器ユニットΔＨの中において
著しく予熱され、実質的により少量の燃利か乾燥過程を
実施するために必要とされるようにする。前に説明され
た水加熱系統の場合には、硫酸が熱交換器の内部の一つ
のレノベルにおいて凝縮する。凝縮物が、砥粒子並びに
他の粒状物質を捕捉し、苛酷な腐食及び詰まりを生じさ
せる初期の傾向となるが、しかしながら、本発明によっ
て、大量の水蒸気が熱交換器の内部の高いレベルにおい
て凝縮されるように、温度に関して流量を制御すること
は、雨が、硫酸及び粒状物質成分を洗い去るようにさせ
る。また、水加熱の応用の場合におけるように、水凝縮
様式の使用は、回収される顕然の量を増加させ、大量の
潜熱の回収を生しさせ、熱交換器表面を湿らせ、清潔の
ままとし、熱伝達を改善する。

種々の応用において、炉又は他の装置によって供給され
る高温排ガスは、テフロン保護被覆が安全に露出される
ことのてきる温度２８７８°Ｃ（例えは、５５０下）を
実質的に超過するが、しかしながら、本発明の使用をこ
のような応用において決して除外するものでない最初の
温度を有している。第３ｃ図においては、工業炉ＩＦか
ら流出し、５１０℃（９５０下）の温度を有するものと
仮定されている排ガスは、腐食保護被覆を持つ必要のな
い従来技術の空気予熱器ΔＰへ通される。空気予熱器什
は、また、本発明によって水凝縮様式で作動される熱交
換器＋１Ｘ八からの空気をも受取る。熱交換器＋１Ｘ八
は、包囲空気を、硫酸が凝縮する温度よりも実質的に高
い、それ故、従来技術の予熱器ＡＰか、腐食又は詰まり
を受けない温度（例えは１８２２℃−３６０下）に加熱
する。空気予熱器靜は、更に、１８２．２°Ｃ（３６０
下）の温度をより高い温度、例えば、２８７．８℃（５
５０下）まで上昇するが、この空気は、炉ＩＦのバーナ
に供給されるものと示されている。］、８２．２℃（３
６０下）から２８７．８℃（５５０下）への燃焼空気の
加熱において、ユニットＡＰを通過する煙道ガスは、５
１０℃（９５０下）の温度から２１８３℃（４２５下）
に冷却するが、この後者の温度は、熱交換器１ｔＸへの
中の腐食保護被覆が容易に耐えることができる温度であ
る。　１５．６℃（６０’Ｆ）でユニッＩ−ＨＸΔの中
に包囲空気が入ると、煙道ガスからの水蒸気の非常に本
質的な凝縮が、ユニッ１−ＨＸＡの中において生し、ま
た、前述のその水蒸気凝縮様式の同じ利点が得られる。

第３ｃ図においては、加熱空気（２８７，８℃−５５０
下で示されている）は、最初の高温度の排ガス（５１０
°Ｃ−９５０°Ｅで示されている）を生成する同し装置
（炉ＩＦとして示されている）に供給される必要はなく
、ずなわち、加熱空気は、全く異なった工業過程のため
に使用されることもできるが、しかしなから、図示され
た配置は、本発明の有利な、自然の使用であるものと信
じられる。第３ｃ図の説明は、排ガスの中におけるある
特別な凝縮可能な腐食成分として三酸化イオウに関して
いるが、第３ｃ図の原理は、腐食保護被覆の材料制限運
転温度と、水蒸気凝縮温度との間の温度において凝縮す
る他の潜在的な腐食成分を含んでいる排ガスと一諸に応
用することもできることは、明らかなところである。従
来の弁膜ｍ熱交換器が、排カス温度を、第３ｃ図と相違
して、凝縮熱交換器によって加熱される流体が、従来の
熱交換器を通過することなく、凝縮熱交換器によって加
熱されたその流体が、熱論、空気ではなく、水てあって
も良い多くの応用において、凝縮熱交換器の材料制限温
度以下に低下するために使用することもてきる。第３ｄ
図においては、炉Ｆ２の煙突からの排カスが、従来の空
気予熱器Ａｌｌを通過し、それから、本発明によって作
動される水凝縮熱交換器ＨＸＢを通り、ユニットＨＸＢ
を管２０゜２１を介して循環される水を加熱する。温度
センサＴＳ２が、ユニツ１〜ＨＸＢに入るガス温度を検
出し、若しも、ユニット１（ＸＢの中に入るガス温度が
ある希望された値り上に上昇し始めるならば、並通の熱
交換器によって加熱されつつある流体の流れを制御し、
ユニットＨＸ　Ｂに入るカスの温度を減少するように増
加させる。温度センサＴＳ２は、送風機のモータｌ’ｔ
Ｍの速度を、モータ制御器ＭＣを介して制御するものと
描いであるが、しかしながら、ユニットΔＨの上に加え
られる熱負荷は、種々の応用においては、他の方法で、
例えば、ユニットＡＩを通るより低温の流体の流れを制
御するダンパ弁の位置決めによって、変えられることは
明らかなところである。第３ｃ図及び第３ｄ図は、従来
の、又は、従来技術の非凝縮熱交換器と一諸に本発明に
よる水凝縮熱交換器の使用を示すものであるが、水凝縮
熱交換器及び非凝縮熱交換器は、相互に隣接して取付け
られ、又は、２個の熱交換器の間における配管を短縮又
は省略するように、共通支持体の上に取付けられるとい
う意味において、組合わされることのてきることを理解
ずべきである。（多くの従来の節約器及び空気予熱器か
らの煙道ガス出口温度は、ＳＯ３の凝縮を避けるなめに
、約１７６．７℃（３５０°Ｆ）に維持される）。多く
の蒸気原動所においては、ボイラ炉カスを順次、節約器
、空気予熱器及びバッグハウスを経て煙突に導くことが
普通である。空気予熱器の中における重大な腐食を防止
するために、包囲空気を、それが従来の空気予熱器に入
る前に、予熱することが必要てあった。この予熱は、普
通には、入口ダクトの中の蒸気コイルによってなされて
いる。本発明によると、このような蒸気コイルは省略さ
れることができる。従来の空気予熱器を通過した煙道ガ
スを受取るように据え付けられている水凝縮熱交換器が
、包囲空気を加熱し、これを従来の空気予熱器へ、何ら
の凝縮又は腐食も従来の空気予熱器の中において生じな
い十分に高い温度て供給するために、使用することがで
きる。多くの工業ボイラは、節約器をボイラ供給水を加
熱するために使用しており、また、多くの場合に、この
ボイラは、５０〜７０％の補給水を必要とする。本発明
の水凝縮熱交換器は、通常、煙突を介して駆逐されてい
た。例えは、］７６．７°Ｃ（３５０’Ｆ）て節約器を
流出する煙道ガスを受取るように据え（」けられ、ボイ
ラ補充水を、水かボイラと協同される脱気器に行く前に
加熱するようにすることもてきる。

２６０〜２８７８°Ｃ（５００〜５５０下）のオークの
温度か、現在利用可能なテフロン材料における適当な上
限として上に述べられなか、この上限は、テフロンの材
料の特性が将来改善され、又は、より高い材料制限運転
温度を有している他の材料か利用可能であるのて、上昇
するかも知れないことを理解ずへきである。必要とされ
る熱伝達表面面積は異なった応用の間においては、広く
変動するので、水凝縮熱交換器かモジュール型式で作ら
れることが、非常に望ましい。第４ａ及び４ｂ図は、一
つの例示的なモジュールを示すものである。薄鋼板から
形成された外方に向いているみぞ型状部材４０．４１が
、強固な側部部材を形成しており、みそ型状部材の」三
方及び下方のフランジの中にボルト穴４２．４２を有し
ており、必要とされる熱伝達面積を与えるなめに、必要
とされる個数のモジュールが、相互に垂直に重ねられ、
−諸にポルト止めされることを許すようにしている。ユ
ニットは、２個の管板又は端板４３．４４を有しており
、これらは、ボルト４５４５等によって側部部材４０．
４１にボルト止めされている。各管板４３．４４は、そ
の４個の各縁に沿って外方に延びている。第４ａ図に管
板４３に対して示されているフランジ４３ａのように、
４個のフランジ４８〜４ｄを設けられている。図示され
ているモジュールにおいては、各管板４３．４３は、８
列の穴を有しており、各列には、１８個の穴があり、ま
た、穴は、交互の列が図示されるように食い違いとされ
、全部で１４４本の管４８．４８が、２個の管板４３．
４４の間に延びており、各管板の外側に約７］　、４ｘ
ｘ（２，８〕インチ）延びている。一つの成功した実施
例においては、容管の外径は、その腐食保護被覆と一諸
に３１１！ｘ　（１，２２インチ）であり、各列におけ
る管は４４．４ｚｚ　（１，７５インヂ）の中心間隔に
置かれ、連続する列にお（つる管は、水平に２２．１ｕ
ＩＩ（０，８７５インチ）食い違いとされ、管中心の間
の垂直間隔は、第４ｃ図に示されるように、３８．３ａ
ｕ＋（ｊ、、５１６インチ）であり、一つの列の中にお
ける管の間の中心距離及び隣接する列の中の管の間の中
心距離を、また、４４．４ｍｍ　（１，７５インチ）と
している。第４ｃ図において、図示されｆＳ　３本の管
の中心は、それらの内の２個か一つの列の中にあり、ま
た、それらの内の１本か隣接する下方の列の中にあるか
、等辺三角形の頂点にある。管寸法及び水平間隔をこの
ようにして、モジュールを通して垂直に見ると、みそ型
部材の側部部材４０．４１に隣接するせまい約１１．１
ｉ１（７／１．６インチ）のストリップ空間を除いて、
管によって完全にふさがれていることが分かる。それら
のせまいス１へリップ空間を除いて、ガスの上方の通過
は、必然的にカスが水平にそらされることを必要とし、
乱流を促進させ、任意の上方の列における管から滴下す
る凝縮物が、２列下方である管の中心の上に滴下する傾
向となる。モジュールの内側の容管の長さを１．３７２
　ｉｉ＋（５４インチ）に等しくさせて、また、容管の
外径を２８．６ａ＋ｙ（］　、１１２５インチに等しく
させて、容管は、モジュールの内側の０．１２４ｍ２（
１，３３平方フィー１−）の表面面積を有し、ずノ＼て
の１４４本の管に対して１７．７３ｕ２（１９０，８平
方フイー１〜）の熱伝達表面を、約２２１ｃｍ３（１３
，５平方インチ）の容積の中に有している。容管は、型
式Ｌ　（壁厚１．２５　ｚ＊−０，０５０インチ）の銅
水管から成立ち、呼称内径２５．４ＦＮ（１インチ）、
実際内径２Ｂ、０肩肩（１，，０２５インチ）及び２８
．６ｓ＊（１，１２５インチ）の外径（被覆されていな
い）を有していた。容管は、フルオロエチレンプロピレ
ン（ＦＥＦ）テフロンの０．５１肩肩（０，０２０イン
ヂ）（２０ミル）の厚さの層を被覆された。各みぞ型部
材の内側及び２個の管板の内側は、１．５２肩肩（０，
０６０インチ）（６０ミル）の厚さのテトラフルオロエ
チレン（ＴＦＥ）テフロンを裏張りされ、従って、モジ
ュールの内部のすべての表面面積は、薄いテフロン被覆
によって保護された。管板４３は、ＴＦＥテフロンの６
０ミルの層を、第４１〕図に見えるその内側表面の上た
（づてはなく、その−Ｆ方フランジ４２ａの上面、その
下方フランジ４２ｄの下面及びフランジ４２１）並びに
４２ｃの左側及び右側（第４１〕図において）の表面の
上にも有しており、また、管板イ４は、同しように、テ
フロンによって被覆された。みそ型状部材の側部部材４
０．４１は、ＴＦＥの６０ミルの層を、それらの垂直な
く第４１〕図における）内側表面４０ａ、　４１ａの上
たけてはなく、それらの上方フランジの頂面４０　＋］
　、４１．１）及びそれらの下方フランジめ下面４０ｃ
、　４１．ｃのトにも有している。

このようにして、テフロン対テフロンの継手が、力そ型
状部材の側部部材４０．４１と、管板の側部フランジと
の間において、それらが−諸にポルト止めされる箇所に
存在する。管板及び側部部材に対するテフロン被覆は、
テフロン薄板材料を寸法に切断し、それから、それをフ
ランジを被覆するのに必要な９０”の折曲げを作るのに
十分に加熱する。

上述の型式の３個のモジュールか垂直に重ねられ、１時
間当たり４，３８１．２ｋｇ　（９，６６０ボンド）の
煙道ガス流を、開放カス通路面積の０．０９２ａ２（１
平方フイー１へ）当たり、１８間に０．３４６Ａｙ　（
０，７６２ボン１へ）のガス流量を有して処理すること
を意図された系統において、５３　、１ｉ２（５７２平
方フイー１〜）め熱伝達表面面積を与えられるようにし
ｌ二。熱交換器内部の煙道カスの速度は、良好な熱伝達
を確保するために乱流を与えるのに十分に高くある１Ｘ
きであるが、しかしながら、テフロン被覆を摩滅させ、
又は、大量の凝縮物を煙突にまで吹出させる程に高くあ
ってはならない。１秒間に９１〜１．２．２ＩＩ（３０
−４０フイー１〜）の範囲内の速度か、」二連のユニツ
ｌ〜において適当であることが分かった。」：り小さな
又はより大きな速度か本発明の多くの応用に対して全く
適当であることに注口ずへきである。

腐食保護被覆が熱交換器管に熱収縮によって、施された
が、これは公知の技術である。銅（又はアルミニウム）
管の直線部分をそれを清潔にするため及び何らかのまく
れを除去するためにみがいた後、金属の長さに近似する
テフロンＴＥＰの管か、金属管の上に滑らされた。次い
て金属管の菌数−１−ＭＭ（数インチ）の短い端部長さ
の部分が、金属管の端部をわずかに越えて延びているテ
フロン管によって被覆され、１６５６°Ｃ（３３０°「
）に加熱されたプロピレン　クリコルのタンクの中に浸
漬される。

はんの短い長さなりが浸漬され、数秒間加熱され、テフ
ロン　チューブが浸漬された金属管の短い長さの回りに
緊密に収縮されるようにする。いったんチュー７の短い
端部が収縮すると、金属管とテフロン　チューブとの組
立体は、プロピレン　グリコル浴の中に更にその全長ま
で、降下されるか、典型的には、１秒間に約０．３０５
ｕ　（１フイー１へ）の速度て降下される。加熱されノ
ごプロピレン　クリコルか、金属管の内部並びに包囲し
ているテフロン・チューブの外側の回りに流れるので、
−様な加熱及び収縮が生ずる。全長が２〜４秒間浸漬さ
れた後、組立体はタンクから取り去られる。テフロン・
デユープは、直径を収縮する時に長さを増加し、従って
、熱収縮の後、チューブは、金属管の端部を越えて延長
し、これは切断されても良い。

テフロンの薄板が、管板のフランジの回りに曲げられた
後、穴がテフロン薄板を貫いて管板の中の穴と同心にあ
けられるか、より小さな直径とする。各管板の中の穴は
、それぞれ、被覆された管め外径を、管のテフロン被覆
の厚さである１、５２ａ＋ｚ（０，０６０インヂ）（６
０ミル）たけ超過する直径（例えば、３２．５ｘｚ　１
．２８インチ）を有しているか、デフロン　デユープ薄
板の中にあけられた穴は、それぞれ、第７ａ図に示され
るように、実質的により小さく、例えば、直径１５．９
ｘｉ（０，６２５インチ）であり、そこで、ＴＦＥテフ
ロンの薄板１０］は、管板４３の中の穴の部分を最初に
被覆する。管板４３の中の穴の縁は、好適には、管板４
３の内側の」−を、第７１〕図に１０２によって示され
るように、わずかに斜めに切られることが望ましいが、
しかしながら、１０３によって示されるように、管板４
３の外側の上は、平ら又は垂直であることが望ましい。

次きに、テーパされた電気加熱される工具１．０４が、
テフロン薄板の部分を管板４３の中の穴を貫いて押出す
ために、使用される。金属工具１０４は、テフロン薄板
１０１の中の１５．８ｚｚ（０，６２４インチ）の穴に
入るのに十分に小さなく例えば、９．５＋ｕ−０，３７
５インヂ）の丸められたり、を有しており、また、この
鼻から後方に、工具は、順次」１方にテーパし、使用さ
れるテフロンの被覆チューフの外径に等しい一定の直径
ｄにテーパしている。金属工具１０４は、４１５．６℃
（７８０下）に加熱される。工具１０４の鼻をテフロン
薄板の中の穴の中に差し込まれて、第７ａ図に示される
ように、工具１０４はテフロン薄板に向かって、空気シ
リツク　（図示されていない）によってわずかに押１７
進められる。工具１０４がデフロンの中の穴の縁を加熱
する時に、工具１０４は、空気シリンダから一定の力に
よって順ノ？に進められる。工具１０４の一定直径ｄの
部分がテフロン薄板に近附く時に、工具の前進は、テフ
ロンか更に加熱されるまで遅くし又は止める傾向とし、
それから、工具１０４は、突然に突き抜け、その後、工
具１０４は、更に進むことを、止め（図示されていない
）によ−）で阻止される。その後、デフロンは、管板４
３の中の穴を、３０ミルの厚さの裏張りで裏打ちし、い
くらかのテフロンを管板４３の外側の」二に延はず。

工具１０４は、管板４３を貫いて約１５秒間延ひたまま
保持され、一方、管板４３の外側のにのテフロンは、更
に加熱され、それから、工具１０４は、迅速に管板４３
から引込められる。この引込めは、管板４３の中の穴の
直径を超過する直径を有しているカラー又はビードが、
第７１〕図に１０５で示されるように、管板４３の外側
の上に穴の回りに形成されるようにする。管板４３のそ
の内側縁の上の穴の丸め又は斜めの切断は、テフロン薄
板１０１か、工具１０４か穴の中に押し進められる時に
、割れの生ずることを防止することを助ける。管板４３
の外側の」二の穴の垂直な縁は、工具１０４が引込めら
れる時に、軟いテフロンの内方への流れを阻止する傾向
とし、従って、カラー又はビード１０５を形成する。

加熱された工具１０４が引込められた直後に（例えば、
６秒以内に）、使用されるべきテフロン被覆をされた管
と同し外径を有しているプラグか、管薄板の穴の中に差
し込まれるか、この穴を通ってテフロンか押出されてお
り、直径のとのような減少をも阻止する。多くの異なっ
た材料から形成された円筒形のプラグが使用されること
ができるが、管から切断されたテフロン被覆された銀又
はアルミニウノ＼の短い長さのものが、前に述へられた
ように、望ましい。このようにして、第７１〕図は、若
しも、数字４８かテフロン被覆された管の短い長さであ
ると見なされるならば、このようなプラグを有している
管板の穴を示すものと見なされる。

２個の管板４３．４４の中のすへての穴かこのように処
理された時に、１対の側部部材４０．４１及び１対の管
板４３，４４か、それらの最終輪郭に一諸にポルｌ−止
めされる。プラグか管板４３の中の穴から取除かれ、管
４８の−・端部が、管４３の外側から穴の中に速やかに
差し込まｈ、管は直ちに内方に、その入口端部が、モジ
ュールの他端部の管板４４に近附くまて、内方に押し進
められる。管は、若しも、プラグが取去られた後に２〜
３秒以内になされるならば、手によって管薄板４３の中
の穴を貫いて押し進められることかできる。管の入口端
部が管板４４に近附く時に、管板４４の中の適当な穴の
中のプラグは、他の人間によってモジュールの管板４４
の端部において取り除かれ、また、管の入口端部は、モ
ジュールの反対端部における２人の人間か、管を押圧し
、引張ることによって、管板４４の中の穴を貫いてその
最終的位置に押圧されることかてきる。管が両方の管板
グ）中に差し込まれる時に、殻に２人の強力な人間が管
を滑へらぜるために必要とすることは、はめ自いが生し
た時に、はめ合いの緊密性を示すものである。水圧ラム
又は同様のものが、熱論、管の差し込みを容易とさせる
ために、使用されることもてきる。管の差し込みか、数
分、例えは、３分の時間に渡って行なわれるが、よりわ
ずかな時間の使用は、有利とするようにさせる。しかし
ながら、どのような場自にも、プラグのテフロンを裏張
りされた管板の中の穴の中への差し込みは、直径の減少
を阻止するために、管が据え付けられる前に、数分より
もより多くない時間までになされることが、非常に重要
なことであるものと、見なされる。プラグをテフロンを
裏張りされた管板の各人の中に、デフｌフンが穴を貫い
て押し出される時から、管が穴の中に差し込まれる直前
まて維持さ亡ることによって、テフロンを裏張りされた
穴の直径の減少は、プラクか取去られるまて、始まらな
い。直径の減少は、プラクが取去られた後に」−分に遅
く生ずるので、管を所定位置に押し進めるための時間か
、若しも、押し進めが十分に迅速になされるならは、あ
り、また、その時に重要であることは、管が所定位置に
置かれた後に、更に直径の減少か生し、これによって、
ある与えられた管板の穴の中のＴＦＩＥカラー及び裏張
りが、管の上にＦＥＰ層を強固に捕捉し、管を所定位置
に非常に緊密にクランプするようにし、これによって、
それが極端な力以外には、除去されることかてきないよ
うにすることである。他の機構又はクランプ装置が、管
を所定位置に保持するノコめに使用すること無く、これ
によって、管が管板に相対的に機械的に浮き、テフロン
　カラーによってクランプされるたけであるものと見な
されることができるようにする。このような配置は、加
熱及び冷却が生しさせる膨張及び収縮に、テフロン対テ
フロンの漏れ止めの一体性に何らの損失をも伴うこと無
しに、適応させることを証明した。

第４ａ〜４ｃ図に示された性質のモジュールが構成され
た熱交換器に対する水入口及び水出口を設けるなめに、
熱論、管板から延びている管端部のあるものの端部の上
に、もとりベンドを設ζフることが必要である。従来の
Ｕ形の銅もとりベンドが、このような連結を作るために
管の端部の上に溶着される。管の等辺三角形の間隔は、
同し列の中の管を連結するため又は隣接する列の中の管
を連結するためのいずれににも、只−つの形式のもとり
ベン１へ継手が使用されることを許すという利点を与え
る。ある応用においては、水流を直列にすへて水管を経
る一つの経路の中に設けることが可能であるが、大抵の
応用は、より良好て一層一様な熱伝達を与えるため及び
高い流速から管の腐食を阻止するために、多数の水経路
に分岐することを利用する。例えば、第４ａ〜４０図に
示される１８×８本の管の７１へリックスの３個のモジ
ュールを使用する系統においては、水が最上の列の中の
１８本の管の内の９本の中に導入され、その列の中の残
っている９本の管を経て１組のもと゛リベンドを介して
向けられ、第４ｄ図に略図で示されたような流れ経路を
与えるが、この図において、矢印は簡単なマニポル１〜
ＨΔ（例えば、３インチ管）からの入口流れを示し、ま
た、円は、隣接する下方の列の管への接続を示している
。熱交換器を通る９個の別個の流れ経路が、腐食を阻止
するために１秒当たり１．２２＋（４フイート）の下に
保持された水速において１分当たり３．７９ｆ（］カロ
ン）の水流に用立てるために、このように設（プられた
。望まれる全体の流速は、異なった応用において非常に
広く変わっても良い。管は、モジュールの内側において
は、ずｌ＼てのもとりベンドを管板の外側で連結されて
、直線であるので、最終的に同一であるように作られた
モジュールが、大きな範囲内にある流量に適応するよう
に、使用されることができ、これは、製作及び貯蔵に経
済的とすることができ、有利である。

大抵の熱交換器は、熱交換器室又はハウジンクの内側に
もとりベンドを利用しているが、第４ａ〜４ｃ図のモシ
ク−−ルの内側に、管の単に直線円筒状部分だけの使用
は、他の重要な利点を有している。

落下する凝縮物による管の清掃は、−層完全て、−様で
ある。なぜならは、何らのもとりベンドも、延長面も使
用されていないからである。もっばら直線部分の使用は
、管の上にお（〕るテフロンの熱収縮を実施可能とさせ
る。

第５８及び５１〕図においては、排ガスは、入口ノ゛り
１へ５０を経て水凝縮熱交換器の下方の空間５１の中ｌ
＼入り、テフロン被覆されたアルミニウム管の群の間を
ファイバガラスの上方の空間５６の中へ流れ、そこから
、ファイバガラスの煙突５７から上方への通る容管は、
その端部を支持している２個の管板を貫いて延びている
。入口空気タクト５２が最上方の管６２の群を被覆して
いる。管の群６２の他端部及び次ぎの下方の管の群６３
の端部は、フード又はカバー６３によって被覆されて示
されており、これによって、管群６２から第５ａ図にお
いて右方に出る空気が、管群６４を経て第５ａ図におい
て左方にもどされるようにする。同様のフード手段６５
〜６９が、同様に、空気流の方向を組立体の反対側にお
いて逆転させる。最下方の管の群７０からの空気は、出
ロタ゛り１−７１の中に通る。第５ａ及び５１〕図は、
空気が熱交換器を、図示のために、７回通過する系統を
示すものである。実際には、１〜５回の通過が、普通に
は適当であると見なされている。管板、側部部材及びカ
バーの内側並ひに空間５１の内側は、水加熱交換器の場
合におけるように、腐食保護ライニングを裏張りされる
。第５ａ及び５ｂ図には示されていないか、この点にお
いて、若しも希望されるならば、噴霧ノスルか、第５ａ
及び５１）図の空間加熱交換器の内側に、第３ａ図の水
加熱器熱交換器に関して説明されたグ）と同し目的のた
めに、設けられても良いことは、明らかなところである
。

第６図に示される系統においては、燃焼空気及びボイラ
補充水の両方を加熱するために配置されている水加熱交
換器１ｔ）ＩＸが、６個の垂直に重ねられたモジュール
６１〜６６から成立っている。包囲空気又は室内の空気
が、モジュール６３及びモジコーール６２の上半分の中
に入口ダクト６７を経て入り、熱交換器を横切って１パ
ルスを作り、もとり空間又はフード６８によ−）で、モ
ジュール６１及びモジュール６２の下半分の中の管を通
って、押込み通風送風ｉ　ＦＤＦの入口に連結している
タクト７０の中にもどるように導く。

熱交換器ＢＨＸの上方の３個のモジュール６４〜６６は
、ボイラ補充水を予熱する。水は、低温水主要源７１か
ら入口マニホルドＩＮに流れるか、マニホルドＩＭは、
水を横方向にモジュール６６の中の頂部の列を横切って
７個の水流経路に分布し、これらの経路は、モジュール
６４〜６６を水平に及び垂直に出口マニホルドＯＮに進
める。煙道ガスは、熱交換器Ｂ）ＩＸの下方の空間７２
にダクト７３を経て入り、モジュール６１〜６６を順々
に上方に、ファイバガラスの上方の空間７４を通り、そ
こから、ファイバガラス煙突７５へ通る。第６図の熱回
収系統は、２個のボイラＢユ、Ｂ２を有しているボイラ
系統の中において有力である煙道ガス、燃焼空気及び補
充水の流速に州立てるように意図されているが、この系
統は、Ｎｏ、６燃料油を１５％の過剰空気で燃焼し、６
７％の補充水て１時間当たり最大２２．６８０均（５０
，０００ボンド）の蒸気を生成し、３時間当な）フ平均
１３，６０８ｋｇ（３０，０００ボン１へ）の煙道カス
が２個のボイラの煙突から只］個の吸出し送風機Ｉ　Ｄ
　Ｅによって引かれ、また、煙道カスの量は、各ボイラ
から各タンパ７６又は７７によって制御されて引かれ、
ダンパは、それぞれのモシュレーテインク　ポジショナ
−ＭＰ。

又はＭＰ２によって制御され、ポジショナ−ＭＰ。

１４Ｐ２は、それぞれ、各ボイラの上の負荷によって、
従来のボイラ制御系統から、従来の空圧制御信号を使用
して制御される。

ポジショナ−ＭＰ、　　ＭＰ２は、全負荷条件の下にお
いて、クンパフ６及び７７か完全に開かれ、各ボイラに
よって生成されるずへての煙道カスが熱交換器ＩＩＨＸ
に向けられるようにセラ１〜されている。若しも、送風
機ＩＤＦが、両方のボイラが生成しつつあるよりも、よ
り多量の煙道ガスを引くべきであるならば、ボイラの過
剰空気が増加するか、又は、外部空気がボイラ煙突を引
き降ろされるかし、いずれの場合にも、効率を減少させ
る。これらの問題を避けるために、ダンパ７６及び７７
は、その負荷が減少される時に、各ボイラから引かれる
煙道ガスの量を減少する。ポジショナ−ＭＰ、及びＭＰ
２は、各ダンパの協同されるボイラがしぺ・断される時
には、各ダンパを閉塞し、また、ポジショナ−は、吸出
し送風＠　ＩＤＦに連結され、若しも、送風機ｒＤＦが
運転していないならば、ポジショナ−のタンパを閉塞し
、その時には、ずへての煙道ガスは、ボイラ煙突を経て
去る。

ダンパ７６、７７を含んでいるダク１−７８．８０は、
共通ダクＩ〜８１に併合される。ダクト８１の中のダン
パ８２が、熱交換器ＢＩＩＸへ行く煙道ガスの量を、燃
焼空気及び補充水要求割合に依存して制御する。ダンパ
８２は、予熱された熱交換器ＢＩＩＸから出る水の温度
を、ユニットＢ　ＨＸからのその出口におりる水温を検
出することによって、ある希望された設定点８２２°Ｃ
（１８０下）に制御し、比例サーボ　モータＳＭ、を作
動させるように調節される。タンパ８２は、通常は、全
開し、ボイラによって生成されつつあるすべての煙道ガ
スが、熱交換器旧ＩＸを通過することを許すが、しかし
ながら、急速な転移状態の間、又は、減少された補充水
要求の間には、煙道カスから燃焼空気及び補充水を予熱
するために利用されることができるよりも、より多量の
熱が煙道カスから利用可能であり、この場合には、熱交
換器ＢＨＸから出る水の温度が−に昇し始めるが、しか
しなから、その時には、ザーポ　モータＳＭＩ　は、ダ
ンパ８２を閉塞し、熱交換器胴ＩＸからの水の出口温度
を希望された点に維持し始める。煙道カスは、最初に、
よＶ）低い空気が熱部分を通り、それから、水加熱部分
を通ったので、そこては、入力水温度７．８℃（例えば
、４６下）か、入力空気温度２９４℃（例えば、８５下
）よりもより低く、最大の熱回収が得られる。吸出し送
風機ＴＤＦの前部の他の調節タンパ８３か、十分な室内
空気を導入し、煙道カスと温片することによって、熱交
換器ＢＩＩＸへの煙道カスの入口温度が、熱交換器ＢＩ
ＩＸを裏張りしているテフロンの腐食防止材料に対する
安全運転温度（例えは、２６０℃５００°Ｆ）を超過し
ないように、排ガスの温度を制限するように作動する。

温度センサＴＳ３か、煙道カス温度を送風機ＩＤＦの出
口において検出し、ダンパ８３の位置をザーホ　モータ
ＳＭ２を介して制御する。若しも、煙道カスの温度が２
６０’Ｃ（５００下）又はそれ以下であるならば、ダン
パ８３は完全に閉塞される。

煙道ガスは、送風機ｒＤＦからタフ１−７３のｙ好い部
分を通過して底部空間７２に入り、そこから上方に熱交
換器ＢＩＩＸを経て、最初に燃焼空気を加熱し一１次い
て、ボイラ補充水を加熱し、豊富な凝縮が生し、前述の
多数の利点を与える。ユニッ１−ＢＩＩＸの底部のドレ
ン管りが、配管８５の透明部分を含んでおり、それを介
して、凝縮物の色が観察されることがてきる。Ｎｏ、６
油が、ボイラ燃料として使用される時には、凝縮物は、
煙道カスからの大量の粒状物質及び８０３の除去によっ
て黒色であり、一方、ボイラ燃料としての天然ガスの使
用は、煙道ガス内の粒状物質の非常に少量のために、本
当に透明である。

煙突７５の中に置かれたダイアル温度計ＤＴＩが、煙道
カス出口温度を指示するが、これは、典型的には、ボイ
ラ負荷に応じて３２．２°Ｃ（９０下）と９３．３’Ｃ
（２００下）との間を変動する。煙突７５に置かれた温
度センサＴＳ４も、熱回収系統を、若しも、煙道カス出
口温度が９３．３℃（２００）下を超過するならば、タ
ンパ８２を閉じることによってしゃ断するのに役立って
いる。

簡単な熱量計算器か、水及び空気の温度並ひに流速信号
を受取り、回収された熱量を計算する。

１時間当ノ、二つ平均蒸気負荷１３，６０８＆！？（３
０，０００ホント）において、回収された熱の組合わせ
量は、］時間当たり８７３，９００Ｋｃａｌ　（３，４
６８，０００Ｂｔｕ）である。

凝縮熱交換器の使用前には、１時間当たり１３，６０８
ｋｇ　（３０，０００ボン１〜）の平均蒸気負荷は、ボ
イラ効率８０％において、Ｎｏ、６燃料３．８β当たり
３７３Ｋｃａ　ｌ　（］カロン当たり！、４８，０００
ＢＬｕ）の１時間当たり５６２１（１，４８，４ガロン
〉の平均燃料消費を必要としていた。

水凝縮熱交換器を利用して、１時間当たり１１１１（２
９３カロン）の燃料が節約され、２０％の節約となった
。

下方のハウジング（例えば、第１図における１１）は、
６０ミルのＴＦＥデフロンを完全に裏張りされた簡単な
薄鋼板から成立っており、そのフランジち、テフロンに
よって管モジュールと一般的に同様に被覆されている。

下方のハウシンクは、種々の応用において多くの異なっ
た形状を取ることができる。下方のハウジングの底部に
連結するｌくレンＤの上方部分、例えば、０．３０５ｉ
　（］フィート）の長さの部分も、好適には、ＴＦＥテ
フロン管から形成されることが望ましい。

１秒当たり１８．３跪（６０フイー１〜）まての煙道カ
ス流速は、全く作動可能であること、水柱７６２Ｉ（３
インチ）の水凝縮熱交換器を横切る煙道ガスの圧力降下
が、作動可能であるものと信しられる。

このようにして、上述の本発明の目的が、有効に達成さ
れることのできることか分かる。上述の方法を実施する
場合及び上述の構造に、ある変更が、本発明の要旨から
離れることなしに、なされることかできるので、」二連
の説明の中に含まれ且つ添附図面の中に示されたずへて
の事項は、単に、例示の目的のためだけのものであり、
制限されることを意味しないものであることを、意図さ
れているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の根本原理のいくつかを理解するのに
有用である熱交換器系統の略図、第２図４、：１′、本
発明方法の原理を理解するのに有用である線図、第３ａ
図は、本発明による水加熱系統の一つの形式の略図、第
３１＋図は、直接燃焼式紙乾燥器の熱エイ・ルキーを節
約し、紙乾燥器からの１ＪＥガスから粒状物質を除去す
るための紙乾燥器に関する本発明の使用を示ず略図、第
３ｃ及び３ｄ図は、それぞれ、本発明の水凝縮熱交換器
を、従来技術の空気予熱器と−・諸に使用する例を示す
略図、第４ａ図は、本発明による一つの例示的な熱交換
器モジュールの平面図、第４１〕図は、第４ａ図の線４
１１−４ｂによる部分横断面図、第４ｃ図は、本発明の
推奨実施例におりる熱交換器の管間隔を理解するのに有
用な線図、第４ｄ図は、本発明に関して使用されること
ができる水の一つの形式を示す略図、第５ａ及び５１〕
図は、水蒸気凝！ａ熱交換器の例示的な空気加熱様式を
示す正面図及び側面図、第６図は、ボイラ煙道カスがら
空気と水との両方を加熱する熱交換器を利用する一−−
ツの例示的な熱回収系統を示す略図、第７ａ及び７１〕
図は、本発明による組立て方法及びこの方法の使用によ
って与えられる電対管板の漏れ止めの性質の理解に対し
て有用である部分横断面図である。 １２、１３．１４．１５　　熱交換器ユニツＩ・、３〕
・ボイラ、４０．４１・・みそ型状部材、４３．４４・
管板、６１６２・モジュール、１０１　　・テフロン薄
板、へ＋１．ＩＩＸＨＸ八、　ＨＸＢ、　ＢＩＩＸ・・
・水凝縮熱交換器、糾・・空気予熱器、Ｆ２・・炉、Ｉ
Ｐ・工業炉、ＰＤ・・紙乾燥器、ＳＰ　　噴霧マニホル
Ｆ、ＳＴ・熱水貯蔵タンク。 手続補正書（方式） 平成　１年　９月　４１ヨ（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱交換器の製造方法において、多数の穴を有するプ
   ラスチックの薄板の中の穴の縁部分を、前記プラスチッ
   クの薄板の中の各穴と一致する穴を有する隣接する金属
   板の中の穴を貫き、裏張りするために熱成形することと
   、穴のプラスチックによる裏張りが冷却する前に、プラ
   スチックを裏張りされた穴の直径の減少を制限するため
   に、各プラスチックを裏張りされた穴のそれぞれの中に
   、それぞれプラグ手段を差し込むことと、前記プラグ手
   段を前記穴から取り除くことと、プラグ手段の穴からの
   取り除きの後に各プラスチックを裏張りされた穴を貫い
   て各管の端部を、プラスチックを裏張りされた穴の薄漸
   進的な直径の減少が、前記端部が、前記プラスチックを
   裏張りされた穴を通して入られることを許すが、しかし
   ながら、その後には、プラスチックを裏張りされた穴が
   、前記管を前記金属板に関してつかみ、固定的に位置決
   めさせるように、十分に速やかに各プラスチックを裏張
   りされた穴を貫いて入れることとから成り立っているこ
   とを特徴とする方法。 ２、前記プラスチックの薄板が、テトラフルオロエチレ
   ンから成り立っている特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ３、前記金属板の中の穴が円形である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ４、前記プラスチックの薄板の中の前記穴が、それぞれ
   、前記金属板の中の合致する各穴よりも、より小さな最
   初の直径を有しており、また、熱成形する段階が、過熱
   されたダイを、前記プラスチックの薄板の中の前記穴の
   前記各穴の縁部分に向つて押し進め、前記プラスチック
   の薄板の中の前記穴の前記各穴と合致する前記金属板の
   中の前記穴を貫いてプラスチックを押出すことから成り
   立つている特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、前記プラスチックを裏張りされた穴が冷却される前
   に、前記ダイをプラスチックを裏張りされた穴から引き
   込める段階を含んでいる特許請求の範囲第４項記載の方
   法。 ６、熱交換器の製造方法において、多数の穴を有するプ
   ラスチックの薄板の中の穴の縁部分を、前記プラスチッ
   クの薄板の中の各穴と同心に合致する穴を有する隣接す
   る金属板の中の穴を貫き、裏張りし、これにより、プラ
   スチックを裏打ちされた金属板組立体を形成するように
   熱成形することと、穴のプラスチックの裏張りが冷却さ
   れる前に、プラスチックを裏張りされた穴の直径の減少
   を制限するために、各穴の中に各プラグ手段を差し込む
   ことと、一対の前記プラスチックを裏張りされた金属板
   組立体を固定的に離すと共に相互に平行となるように間
   隔を置くことと、前記プラグ手段を前記穴から引き抜く
   ことと、前記プラグ手段の穴からの引き抜きの後に、プ
   ラスチックを被覆された管の端部を、前記プラスチック
   を裏張りされた金属板組立体のそれぞれの中のプラスチ
   ックを裏張りされた穴を貫いて、プラスチックを裏張り
   された穴の漸進的な直径の減少が、漸進的端部が、前記
   プラスチックを裏張りされた穴を通して入れられること
   を許すが、しかしながら、その後には、プラスチックを
   裏張りされた穴が。前記管を前記金属板に関してつかみ
   、固定的に位置決めさせるように、十分に速やかに入れ
   ることから成り立っていることを特徴とする方法。