JPH08200990A - フィンチューブ式排熱回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転コストおよび設置コストが低減し、フィ
ンへ堆積するダストを効率よく除去することができるフ
ィンチューブ式排熱回収装置を提供する。 【構成】 フラットフィン１２をチューブ１１にスパイ
ラル状に巻きつけたフィンチューブ２からなる伝熱管群
を排ガスのダクトケーシング１内に設けた排熱回収装置
において、フィンチューブに回転ガイド１８を介して担
持された移動フレーム１３と、排ガスの流動エネルギに
より回転するプロペラ５と、プロベラを取付けこれと一
体に回転し、かつフレームに取り付けたプロペラサポー
トフレーム１４に設けたプロペラシャフト６と、シャフ
トの回転動力を移動フレーム１３に伝達してフレームを
回転させつつフィンチューブ上を往復移動させるピニオ
ン歯車１５およびラック歯車１６と、移動フレーム１３
に取付けられフィンチューブ上を掃くダスト除去ブラシ
とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィンチューブ式排熱
回収装置に係り、特にフィンへのダスト付着を防止し、
排ガスの保有熱を効率よく回収することができるフィン
チューブ式排熱回収装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所では、ボイラの燃焼排ガスの
保有熱量を有効に利用するため、排ガスの低温域におい
ても、伝熱面積の大きいフィンチューブを用いて排熱回
収を行い、湿式排煙脱硫装置を出た排ガスの再加熱等に
利用している。ダストを含む石炭や重油、原油焚きボイ
ラの排ガスから、フィンチューブを用いて排熱回収を行
う場合は、シンプルなフィン形状のフラットフィンチュ
ーブを熱回収管として採用するとともに、熱回収管群の
間に蒸気または空気式のスートブロワを設置し、一定時
間ごとにブローさせてダストの付着、堆積を防止し、良
好な伝熱面を維持する方法がとられている。従来技術に
おけるフィンチューブを用いた排熱回収装置の一例を図
８に示す。図において、１はダクトケーシングであり、
その中にフィンチューブ２を設けて排熱回収するととも
に、フィンチューブにダストが付着して熱回収性能が低
下したのを回収装置出口ガス温度などで検知してスート
ブロワ３を作動させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなフィンチュ
ーブを用いた従来の排熱回収装置には、次のような改善
すべき問題点があった。すなわち、 （１）フィンチューブへのダスト付着を防止するため、
管群の間にスートブロワを設けているが、固定式スート
ブロワ、移動式スートブロワのいずれのブロワを設置す
るにしても、設置するスートブロワの台数は限られてお
り、ブロワの噴出角の端部、後列の管列にブロー効果の
及ばないデッドスペースが発生する。 （２）固定式スートブロワを採用する場合、同時にブロ
ーする穴が複数個となるため、ブローする気体の供給設
備が大容量のものとならざるを得ない。 （３）移動式スートブロワを採用する場合、１ないし２
穴でブローしながら設定された距離を移動するため、ブ
ロー気体の供給は固定式に比較して少量で済むが、排熱
回収装置の外部にスートブロワを引き抜くためのスペー
ス、ならびに床を設ける必要がある。 （４）固定式スートブロワ、移動式スートブロワのいず
れにしても、何列もの管群に対しブローし、効果を出す
必要があるため、噴出気体の圧力は１５〜２０kg／cm²
が必要であり、多量のユーティリティを消費する。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、設置スペースをとらず、ユーティリティの消費
が少なく、簡素で低廉な装置構成で、フィンチューブの
フィンへのダスト付着をより確実に防止することによ
り、熱回収効率のよい排熱回収装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。 （１）排ガスダクト中にフィンチューブを配設して排ガ
スの有する熱エネルギーを前記フィンチューブ内の被加
熱流体に回収するフィンチューブ式排熱回収装置におい
て、前記排ガスダクト内の排ガス流により回転動力を得
るプロペラ装置と、前記フィンチューブに担持されプロ
ペラ装置からの回転動力を受けてフィンチューブの長さ
方向に往復移動するフレーム装置と、該フレーム装置に
取付けられフィンチューブ表面を清掃する清掃手段とを
設けたことを特徴とするフィンチューブ式排熱回収装
置。

【０００６】（２）フラットフィンをチューブにスパイ
ラル状に巻き付けたフィンチューブを排ガスダクト内に
配設したフィンチューブ式排熱回収装置において、前記
フィンチューブに担持されたフレームと、排ガス流によ
り回転するプロペラと、該プロペラを取付けプロペラと
一体に回転するように前記フレームに設置されたシャフ
トと、該シャフトの回転動力を前記フレームに伝達しフ
レームを回転させつつ前記フィンチューブ上を往復移動
させる動力伝達手段と、前記フレームに取付けられフィ
ンチューブ表面を掃く清掃手段とを設けたことを特徴と
するフィンチューブ式排熱回収装置。

【０００７】

【作用】排ガスの保有熱量を回収するフィンチューブ
は、ダクトケーシング内に設置されており、排ガスが４
〜１０ｍ／ｓで流れているため、排ガス流中に置かれた
プロペラは回転し、フィンチューブに担持させたフレー
ムを回転させる力が発生する。

【０００８】フィンチューブはフィンがチューブにスパ
イラルに巻き付けられており、フィンをネジ山とするオ
ネジが形成されていると見做すことができる。したがっ
て、フィンチューブの周囲を回転するフレームの内側
に、メネジに相当する凸部を設けることにより、フレー
ムとフィンチューブはメネジとオネジがはめ合わさった
状態となり、メネジに相当するフレームが回転すること
により、フレームはオネジに相当するフィンチューブの
軸方向に移動する。

【０００９】したがって、回転しながらフィンチューブ
の軸方向へ移動するフレームに、付着ダスト除去用のブ
ラシを取付けることより、フィンに付着したダストを除
去することができる。また、フィンチューブに担持さ
れ、回転することによりフィンチューブ軸方向に移動す
るフレームに、フィンチューブの端部に移動すると、プ
ロペラの回転により生じる駆動回転方向を逆転させる機
構を設けることにより、フレームをフィンチューブの端
から端へ常時繰返し移動させることができるので、排熱
回収装置は熱交換時（排ガス通過時）常に良好な伝熱面
を維持することができる。

【００１０】

【実施例】図１〜７を用いて本発明の実施例につき説明
する。図１は、本発明である排熱回収装置の全体構成を
示す図である。この排熱回収装置は、ダクトケーシング
１で形成されたガス流路の中にフィンチューブ２が設置
され、フィンチューブ２の内部に熱回収媒体を流すこと
により、排ガスの保有熱が回収される。各フィンチュー
ブ２にはプロペラ５を有する清掃器具４が取付けられて
おり、ガス流によりプロペラ５が回転し、駆動力を得た
清掃器具４は、担持されているフィンチューブ２を回転
しながら上下（往復）する運動を繰返し、フィンチュー
ブ２に設けられたフィン１２に付着したダストが除去さ
れる。

【００１１】図２は、図１に記されている清掃器具４の
詳細構造を示す図である。図２において、プロペラ５は
プロペラシャフト６により、排ガス流から得た回転力を
ピニオン１５、ラック１６を介して移動フレーム１３へ
伝え、移動フレーム１３はフィン１２に沿ってチューブ
１１の周囲を回転する。移動フレーム１３は円筒形をし
ており、回転ガイド１８によりフィンチューブ２に対し
上下方向の位置を保ちながら担持され、ラック１６は移
動フレーム１３の外周に沿って湾曲しており俗にクラウ
ンギアと呼ばれる形状をしている。

【００１２】フィン１２はチューブ１１へ巻き付けるよ
うに取付けられており、フィンチューブ２はフィン１２
をネジ山とする１本のオネジと見做すことができる。一
方、移動フレーム１３は複数個取付けられた回転ガイド
１８により、フィンチューブ２のオネジにはまり合った
メネジの機能を有し、回転することによりフィンチュー
ブ２の軸方向に沿って移動する。

【００１３】移動フレーム１３の円筒内面に設けた回転
ガイド１８は、フィンチューブ２のフィン１２の面に沿
ってらせん状に移動するので、該回転ガイド１８にダス
ト除去ブラシ１９を取付けることにより、フィン１２の
表面に付着したダストを除去して伝熱面の清掃を行うこ
とができる。本図では回転ガイド１８にすべてダスト除
去ブラシ１９を取付けているが、回転ガイド１８にはブ
ラシを取付けず、ダスト除去ブラシ１９だけを移動フレ
ーム１３の内面に１個、または複数個取付けても同一の
効果を得ることができる。

【００１４】図３、図４、図５は図２のIII −III 線、
ＩV −IV線、およびV −V 線におけるそれぞれの断面を
示す図である。図３、４に示すように、プロペラ５で発
生した回転力で移動フレーム１３を回転させるにあた
り、発生する回転反力をフィン１２で受け持たせるた
め、フィン１２にはノッチを入れ、ガイド１７と振れ止
め２０が設けられている。

【００１５】ガイド１７および振れ止め２０は図２に示
すように、回転ガイド１８の回転幅Ｌと重ならぬように
取付けてあり、移動フレーム１３が回転ガイド１８を伴
って回転するにあたり、干渉せぬ構造としている。清掃
器具４が図６に示すように移動（本図の場合上昇）して
所定の位置に達すると、図６中最上部のフィン１２へノ
ッチが入っていないため、ガイド１７はノッチの入って
いないフィン１２によって押し下げられ、ガイド１７と
一体化されているプロペラサポートフレーム１４、プロ
ペラ５、プロペラシャフト６、ピニオン１５も一緒に押
し下げられる。その結果ピニオン１５が図２の２点鎖線
の位置へ移動することになり、移動フレーム１３を逆方
向へ回転させるため、清掃器具４は下降する。

【００１６】フィンチューブ２の下部へも前述した構造
と同様にノッチのないフィン１２をセットすることによ
り、今度は下部のガイド１７が押し上げられ、清掃器具
４は上昇する（実際はガイド１７が作動し、ピニオン１
５の山とラック１６の山が離れた個所で移動フレーム１
３の回転が止まり、逆回転を生じる点まで移動させるに
は他の移動機構が必要であるが、電灯のスイッチ等に使
用されているスプリングを利用したスナップ機構を用い
れば容易に望む動作が可能となる。

【００１７】以上の説明のように、清掃器具４はガス流
が存在する、すなわち装置運転中は常時フィンチューブ
２に沿って上昇、下降を繰返しフィン１２へのダスト付
着を防止し、伝熱面の清掃を継続する。本実施例はフラ
ットフィンがスパイラル状に巻かれたフィンチューブの
場合について説明を行ったが、本発明はガス流中に設け
られた排熱回収用のフィンチューブにプロペラを設け、
ガス流がプロペラを回したときに発生する動力を用い
て、フィンチューブへのダスト付着を防止しようとする
もので、本実施例に限定するものではない。

【００１８】なお、詳細機構の説明では、回転力の伝達
方法としてピニオン・ラックの組合わせによったが、実
施においては必要な回転力を得る減速比を出す動力伝達
装置を選択すればよく、回転力の伝達方法をピニオン・
ラックの組合わせに限定するものではない。また、排ガ
スのダスト負荷が高い場合は、図７に示すようにダスト
の堆積し易い底部にスートブロワを設け、上部にプロペ
ラ付きの清掃器具を設置する。本発明は、大気中におい
てフィンチューブへファン等で風を送り熱交換を行う場
合にも、フィン表面への異物付着防止方法として実施可
能である。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、従来のフィンチューブ
を用いた排熱回収装置の問題点であった、伝熱面である
フィンへのダストの付着、堆積による装置性能の低下
が、設備および運転コストの大きいスートブロワを用い
ずに防止可能であり、設置スペース、設備費、運転コス
トを低減できるとともに、運転時は常時自力でデッドス
ペースを生じることなく伝熱面の清掃を行うことになる
ため、従来に増して良好な伝熱性能の維持が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明なる排熱回収装置の一実施例を示す概略
構成図。

【図２】図１に記載した清掃器具の詳細構造図。

【図３】図２のIII −III 線矢視方向断面図。

【図４】図２のIV− IV 線矢視方向断面図。

【図５】図２のV −V 線矢視方向断面図。

【図６】図２の機能説明用の構造図。

【図７】本発明の他の実施例を示す概略構成図。

【図８】従来技術を示す概略構成図。

【符号の説明】

１…ダクトケーシング、２…フィンチューブ、４…清掃
器具、５…プロペラ、６…プロペラシャフト、１１…チ
ューブ、１２…フィン、１３…移動フレーム、１４…プ
ロペラサポートフレーム、１５…ピニオン、１６…ラッ
ク、１７…ガイド、１８…回転ガイド、１９…ダスト除
去ブラシ、２０…振れ止め。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガスダクト中にフィンチューブを配設
   して排ガスの有する熱エネルギーを前記フィンチューブ
   内の被加熱流体に回収するフィンチューブ式排熱回収装
   置において、前記排ガスダクト内の排ガス流により回転
   動力を得るプロペラ装置と、前記フィンチューブに担持
   されプロペラ装置からの回転動力を受けてフィンチュー
   ブの長さ方向に往復移動するフレーム装置と、該フレー
   ム装置に取付けられフィンチューブ表面を清掃する清掃
   手段とを設けたことを特徴とするフィンチューブ式排熱
   回収装置。
2. 【請求項２】 フラットフィンをチューブにスパイラル
   状に巻き付けたフィンチューブを排ガスダクト内に配設
   したフィンチューブ式排熱回収装置において、前記フィ
   ンチューブに担持されたフレームと、排ガス流により回
   転するプロペラと、該プロペラを取付けプロペラと一体
   に回転するように前記フレームに設置されたシャフト
   と、該シャフトの回転動力を前記フレームに伝達しフレ
   ームを回転させつつ前記フィンチューブ上を往復移動さ
   せる動力伝達手段と、前記フレームに取付けられフィン
   チューブ表面を掃く清掃手段とを設けたことを特徴とす
   るフィンチューブ式排熱回収装置。