JPH0615949B2 - 生ガス・純ガス熱交換器 - Google Patents

生ガス・純ガス熱交換器

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JPH0615949B2
JPH0615949B2 JP61117139A JP11713986A JPH0615949B2 JP H0615949 B2 JPH0615949 B2 JP H0615949B2 JP 61117139 A JP61117139 A JP 61117139A JP 11713986 A JP11713986 A JP 11713986A JP H0615949 B2 JPH0615949 B2 JP H0615949B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、純ガスが貫流する熱交換管が、ほぼ垂直に立
ち下側が開き上方から生ガスが供給されるダクトの中に
配置され、該ダクトが前記熱交換管と一緒に、全面が閉
じられ上端に生ガス出口配管を備えた容器の中に配置さ
れているような、特に生ガスがダストを含んでいる生ガ
ス・純ガス熱交換器に関する。
〔従来の技術〕
一次媒体としての高温ガスが、二次媒体として使用され
る別のガスを加熱する熱交換器は、既に知られている。
また二次媒体が熱交換器の中を一次媒体と対向流で流れ
る場合に、二次媒体が可能な限り加熱されることも知ら
えている。しかし、特に微粉炭燃焼器、流動床炉あるい
は石炭ガス発生器の後方に生ずるような多くのダストを
含んだガスの場合、熱伝達を悪化する堆積を防止する
か、ないしはその堆積物を新たに除去しなければならな
いという問題が生ずる。その場合すす、ダストおよび灰
の粒子の堆積だけでなく、特に石炭ガス発生器の後方に
おけるNHCl(塩化アンモニウム)の逆昇華並びに
保温効果に起因した堆積物が問題となる。これらの堆積
物は内側を貫流される熱交換管を詰らせたり、あるいは
堆積物が熱交換管の周囲を流れる場合、熱交換管の外側
に膜を生じ、これが熱交換管間の中間室を徐々に狭く
し、最終的に塞いでしまうおそれがある。膜は1〜2mm
の厚さになると、熱伝達を著しく減少する。
加熱されるべき媒体と冷却されるべき媒体がガスである
ような熱交換器はドイツ連邦共和国特許公開第1501
682号公報から既知である。この公知の熱交換器の場
合、熱交換管は、ほぼ垂直に立ち上方から別個の媒体が
供給されるダクトの中に、曲がった曲管を介して互いに
連結された種々の平面で配置されている。このダクトは
その下端に出口開口部を備えており、上端に前記別個の
媒体に対する出口開口部を備え付けられている容器の中
に配置されている。熱交換器を純ガスに対してのみ利用
することができるということはこの熱交換器の特性であ
る。なぜならば、ダクトの下側のガスがダストを含む場
合には、熱交換器を腐食し、種々の平面で腐敗されやす
いであろう。
ダストを含んだ生ガスを熱交換管の中に流すことと、そ
の場合貫流速度を貫内の膜の形成が防止されるように高
くすることとは、既に提案されている。しかしこの方式
は大きな出力の圧縮機を必要とし、生ガスがダストを含
んでいる場合、熱交換管および圧縮機に腐食を生じさせ
るおそれがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、特に多くのダストを含んだ生ガスを使
用する場合の運転条件に適合した生ガス・純ガス熱交換
器を開発することにある。その場合流入する高温の生ガ
スと流出する二次媒体即ち純ガスとの間の温度差をでき
るだけ小さくすることを目的としている。
〔問題点の解決手段〕
本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第1項の特
徴部分に記載した手段によって達成される。本発明の有
利な実施態様は特許請求の範囲第2項から第6項に記載
してある。
〔作用効果〕
本発明に基づく構造の場合、純ガスは熱交換管の中を貫
流し、ダストを含んだ生ガスはこの熱交換管の外側の周
囲を対向流で流れる。このようにして熱交換管内の流速
を不必要に高めることなしに、狭い熱交換管の閉塞が防
止される。ほぼ垂直に立ち下側が開き上方から生ガスが
供給されるダクトの中に熱交換管を設置しそして蛇行し
て湾曲された熱交換管を相互にかつダクトの対称軸に対
して平行に延びた種々の面に配置することにより、ダス
トの大部分が上から下に向かってダクトの中を直接搬送
されることが保証される。同時にダストが熱交換器の伝
熱面に著しく堆積することが防止される。このようにし
て、一方では運転中に熱交換管を、管平面の間を貫いて
案内されたすす吹き落とし装置あるいは別の適当な振動
装置によって浄化することができ、さらにまた欠陥のあ
る熱交換管を隣りの熱交換管に邪魔されずに交換するこ
とができる。
ダクトが熱交換管と一緒に、全面が閉じられ上端に生ガ
ス出口配管を備えた容器の中に配置されていることによ
って、熱交換管の周囲に冷却された生ガスが流され、冷
却された生ガスの非常に低い温度に対して熱絶縁を施す
だけでよくなる。更にダクトの下側開口端における生ガ
スの180゜の転向によって、生ガスからそれに連行さ
れて来たダスト粒子を遠心力で分離できる。この分離さ
れたダスト粒子は必要とあれば、それがガス流を妨害す
る前に、漏斗状に形成された容器端部の箇所でその箇所
に取り付けられた灰取出し装置を介して該容器から取り
除くことができる。
その際特に、熱交換管が、相互にかつダクトの対称軸に
対して平行な平面への設置と関連して、ダクトの下端に
おいて入口管寄せに接続されそしてダクトの上端におい
て出口管寄せに接続されていることが、保守点検に容易
であることが実証された。ある熱交換管に欠陥が生じた
場合、この欠陥熱交換管は、ダクトの上端あるいは下端
における良好に接近できる個所で切断され、引き出さ
れ、新しい熱交換管と交換できる。熱的に特に良好な解
決策は、出口管寄せがダクトの内部に配置されている場
合に生ずる。この場合その非常に広い表面が直接高温の
燃焼ガスで洗流されるので、この範囲において熱損失は
生じない。その際入口管寄せもダクトの内部に配置する
と構造上有利である。
〔実施例〕 以下図面に示す2つの実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。
第1図の生ガス・純ガス熱交換器1の縦断面図には、圧
力容器2の内部に上から同心的に入り込んだ生ガス入口
配管3と、この配管が拡張されて断面がほぼ方形に形成
されたダクト4が示されている。生ガス・純ガス熱交換
器1のダクト4の中には蛇行して導かれた熱交換管5が
あり、これはダクト4の下側開口端において純ガスの入
口管寄せ6に接続され、ダクト4の上側端において純ガ
スの出口管寄せ7に接続されている。入口管寄せ6およ
び出口管寄せ7はそれぞれ純ガス配管8,9に接続され
ている。生ガス・純ガス熱交換器1の圧力容器2の上端
はフラスコ状に形成され、生ガス入口配管3を取り囲ん
でいる。この範囲で生ガス出口配管10が横方向に導き
出されている。
第2図の横断面図に示されているように、圧力容器2は
円筒状に形成され、熱交換管5を支持するダクト4は断
面がほぼ方形をしている。更に第2図から分かるよう
に、熱交換管5はダクト4の対称軸に対して平行で相互
に平行な複数の平面内を案内されている。
生ガス・純ガス熱交換器1の運転中において、ダストを
含んだ高温の生ガスは、生ガス入口配管3を通って上か
ら生ガス・純ガス熱交換器1のダクト4の中に流入す
る。その場合生ガスは蛇行している熱交換管5の表面を
洗流し、その熱を熱交換管5内を流れる純ガスに放出す
る。生ガスはダクト4の下側開口端において180゜転
向され、圧力容器2の内部においてダクト4の外側を通
って生ガス・純ガス熱交換器1の上端に向かって流れ、
そして生ガス出口配管10に流入する。このダクト4の
下端における180゜の転向によって、連行されて来た
あらゆる種類のダストは生ガスから分離される。分離さ
れたダクトは圧力容器2の漏斗状に形成された底11の
上に落下し、そこから随時灰捨てゲート12を通して取
り出される。下方から下側入口管寄せ6に流入する低温
の純ガスは、そこから対向流で各熱交換管5内を貫流
し、加熱され、そこから上側出口管寄せ7に向かって流
れる。純ガスはその出口管寄せ7から純ガス出口配管9
に送られる。第1図および第2図に示されているよう
に、入口管寄せ6および出口管寄せ7はそれぞれ相対向
する側で純ガス入口配管8ないし純ガス出口配管9に接
続されている。
この生ガス・純ガス熱交換器1の大きな利点は、生ガス
で搬送される粒子の大部分が熱交換管5の外側面を通過
し、ダクト4の下端において180゜転向する際に生ガ
スから分離され、最終的に圧力容器2の漏斗状の底11
の上に落下することである。これによって集塵費用は著
しく低減される。これと同じことは、熱交換管5の各蛇
行部に付着し後続の生ガスによって再び吹き落とされる
ダストに対してもあてはまる。ダストは随時灰捨てゲー
ト12を介して取り出される。十分に浄化され150゜
まで冷却された生ガスは、生ガス出口配管10を介して
その利用設備に導かれる。特に熱交換管5を平行な二次
面において管床なしに案内することによって、すす吹き
落とし装置および別の浄化装置を支障なしに採用するこ
とができる。またこれは熱交換管全体を後から交換する
ことも可能にし、そのために熱交換管を入口管寄せ6お
よび出口管寄せ7で分離又は新たに溶接することができ
る。
第3図は第1図における生ガス・純ガス熱交換器の変形
例を示している。この実施例の場合も、生ガス入口配管
13は上方から垂直に生ガス・純ガス熱交換器15の圧
力容器14の中に導かれ、圧力容器14の中に同心的に
配置された断面方形のダクト16は下端が開いている。
また圧力容器14は第1図において説明したのと同様に
生ガス入口配管13を取り囲んでいる。生ガス出口配管
17は圧力容器14の上端に接続されている。更に入口
管寄せ18の構成および熱交換管19の案内も第1図お
よび第2図における実施例と同じである。しかし純ガス
出口管寄せ20は第1図における実施例とは異なり、ダ
クト16の外側ではなく内側を通され、これによって高
温の生ガスで洗流される。出口管寄せ20の両側におけ
る上昇管21,22は、生ガス入口配管13における生
ガス・純ガス熱交換器15の対称軸23の範囲において
出口管寄せ20の上側の中心で合流している。これは生
ガス出口配管17に対して鏡面対称的に生ガス入口配管
13および圧力容器14から導き出されている。加熱さ
れた純ガスと流入する生ガスとの温度差が特に小さい状
態で効果的に作用するこの実施例の場合、出口管寄せ2
0に流入する加熱された純ガスが、既に冷却された生ガ
スに熱を放出することが防止される。その代わりに出口
管寄せ20の上昇管21,22が高温の生ガスで洗流さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づく生ガス・純ガス熱交換器の縦断
面図、第2図は第1図におけるII−II線に沿う断面図、
第3図は出口管寄せがダクト内に設置されている実施例
の縦断面図である。 1:生ガス・純ガス熱交換器、2:圧力容器、3:生ガ
ス入口配管、4:ダクト、5:熱交換管、6:純ガス入
口管寄せ、7:純ガス出口管寄せ、10:生ガス出口配
管、11:圧力容器底、12:灰捨てゲート、13:生
ガス入口配管、14:圧力容器、16:ダクト、18:
純ガス入口管寄せ、19:熱交換管、20:純ガス出口
管寄せ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】純ガスが貫流する熱交換管(5、19)
    が、ほぼ垂直に立ち下側が開き上方から生ガスが供給さ
    れるダクト(4、16)の中に配置され、該ダクト
    (4、16)が前記熱交換管(5、19)と一緒に、全
    面が閉じられ上端に生ガス出口配管(10、17)を備
    えた容器(2、14)の中に配置されているような生ガ
    ス・純ガス熱交換器において、熱交換管(5、19)が
    相互にかつ前記ダクトの対称軸(23)に対して平行に
    配置された種々の面に蛇行して湾曲されて配置され、さ
    らにまた前記熱交換管(5、19)がダクト(4、1
    6)の下端において入口管寄せ(6、18)に接続さ
    れ、前記容器(2、14)の底(11)が漏斗状に形成
    され、容器(2、14)の底(11)の最低点に灰取出
    し装置(12)が配置されていることを特徴とする生ガ
    ス・純ガス熱交換器。
  2. 【請求項2】出口管寄せ(20)がダクト(16)の内
    部に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の生ガス・純ガス熱交換器。
  3. 【請求項3】入口管寄せがダクトの内部に配置されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の生ガス
    ・純ガス熱交換器。
  4. 【請求項4】生ガス出口配管(10、17)が生ガス入
    口配管(3、13)を同心的に取り囲んでいることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の生ガス・純ガス熱
    交換器。
  5. 【請求項5】ダクト(4、16)が断面方形をしている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の生ガス・
    純ガス熱交換器。
  6. 【請求項6】容器(2、14)の断面が円筒形をしてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の生ガス
    ・純ガス熱交換器。
JP61117139A 1985-05-24 1986-05-21 生ガス・純ガス熱交換器 Expired - Fee Related JPH0615949B2 (ja)

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