JPH085003A

JPH085003A - 熱交換器用管

Info

Publication number: JPH085003A
Application number: JP13840494A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shimizu; 勉清水; Takahiro Kitagawa; 貴宏北川; Arata Komitsu; 新好光
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1994-06-21
Filing date: 1994-06-21
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】高温・高圧の条件下での操業でも、従来の経
済的な問題及び材料的な問題をいずれも生じさせること
なく、廃熱の回収効率を一層向上させることができる熱
交換器用管を提供する。【構成】熱交換用の流体を通流させるための金属管１
の周りに、セラミックスよりなる被覆管２を外嵌・一体
化して、前記金属管１の外周面を非露出状態にしてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、腐食性成分を含む廃ガ
ス中に外周面が曝されて使用される熱交換器用管に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】前記熱交換器用管の代表例としては、ゴ
ミ焼却炉の廃ガスが保有する廃熱を回収すべく、前記廃
ガスの通流域に熱交換用として配管されるボイラー管等
が挙げられる。前記ボイラー管等の熱交換器用管を前記
廃ガスの通流域に配置してなる廃熱回収用のボイラー等
の熱交換装置においては、前記廃ガスが高エネルギーを
保有しているため、熱交換が有効に行われて廃熱が有効
に回収されるが、前記廃ガス中の塩化水素等の腐食成分
の濃度が高く、前記廃ガス中には硫酸塩や塩化物を含む
ダストが大量に含有されるため、前記熱交換器用管を構
成する材料には、前記廃ガス中の腐食成分と前記ダスト
との複合作用に基づく厳しい高温ガス腐食が生じるよう
になる。従って、前記材料として通常の材料（具体的に
は、ボイラー用炭素鋼鋼管等）が使用されている場合、
前記熱交換装置は、低温・低圧の条件下で操業せざるを
得なかった。これに対し、前記熱交換装置を、高温・高
圧の条件下で操業して、前記廃熱の回収効率を一層向上
させたい場合は、前記材料としてＮｉ基合金を用いた
り、前記通常の材料よりなる通常の熱交換器用管の外周
面に、耐熱性・耐食性を有するコーティング層を形成し
たりすることが試みられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記材
料としてＮｉ基合金を用いる場合には、その材料価格が
前記通常の熱交換器用管の材料価格に比して一桁大きい
ものになる、という経済的な問題があった。また、前記
熱交換器用管の外周面に前記コーティング層を形成する
場合には、前記コーティング層が母材から剥離したり、
前記コーティング層にクラックが発生したりする等、材
料的な問題があった。本発明は、このような実情に着目
してなされたものであり、前記高温・高圧の条件下での
操業でも、上述した従来の経済的な問題及び材料的な問
題をいずれも生じさせることなく、前記廃熱の回収効率
を一層向上させることができる熱交換器用管を提供する
ことを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱交換器用
管の特徴構成は、熱交換用の流体を通流させるための金
属管の周りに、セラミックスよりなる被覆管を外嵌・一
体化して、前記金属管の外周面を非露出状態にしてある
ことにある。

【０００５】

【作用】上記特徴構成を備えた熱交換器用管によれば、
前記高温・高圧の条件下であっても、前記金属管の周り
に前記被覆管が外嵌・一体化されて、その外周面が前記
被覆管を介して非露出状態となっているので、前記金属
管の外周面に対する前記ダストの接触が、前記被覆管の
存在によって回避されるようになる。従って、前記廃ガ
ス中における前記塩化水素等の腐食成分の濃度が高くて
も、前記ダストの前記金属管の外周面に対する接触の回
避によって、前記廃ガス中の腐食成分と前記ダストとの
複合作用に基づく前記高温ガス腐食の発生・進行が抑止
されるために、前記金属管の腐食は激減するようにな
る。また、前記セラミックスよりなる被覆管は、前記Ｎ
ｉ基合金等に比して材料価格が低廉である。しかも、前
記セラミックスよりなる被覆管には、前記コーティング
層が形成されていないため、前記コーティング層の剥離
や前記コーティング層のクラック等が発生するという現
象が生じない。

【０００６】

【発明の効果】従って、本発明に係る熱交換器用管によ
れば、前記高温・高圧の条件下であっても、前記Ｎｉ基
合金を用いた場合における経済的な問題（即ち、前記通
常の熱交換器用管に比して非常に高い材料価格となると
いう問題）、及び、前記外周面にコーティング層を形成
した場合における材料的な問題（即ち、コーティング層
が剥離したり、コーティング層にクラックが発生したり
するという問題）を生じさせない状態で、前記廃熱の回
収効率を向上させることができ、もって、本発明の目的
が達成されるようになる。また、本発明に係る熱交換器
用管にあっては、その構成の外層部に使用される前記被
覆管の材料価格が上述したように低廉であるので、その
被覆管の劣化が生じた場合に、その被覆管を抵抗なく交
換して前記熱交換器用管の更新を容易に図ることができ
る、というメリットもある。

【０００７】尚、前記金属管が、炭素鋼、モリブデン
鋼、又はクロムモリブデン鋼よりなる鋼管であり、前記
被覆管が、陶管、又は素焼きの土管である場合は、それ
ら材料の価格が非常に低廉であり、それら材料の入手も
極めて容易であるので、上述した作用・効果が一層確実
に実現されるようになる。

【０００８】また、前記金属管に対する前記被覆管の外
嵌・一体化が、前記金属管の外径よりもわずかに大きい
内径を有する前記被覆管を、前記金属管の周りに嵌め込
むことによって行われる場合は、前記被覆管にて前記金
属管が確実に被覆されているため、前記ダストの前記金
属管の外周面に対する接触が一層確実に回避されるよう
になる。

【０００９】また、前記金属管に対する前記被覆管の外
嵌・一体化が、前記金属管の外径に匹敵する内径を有す
る前記被覆管を二分割したものを、前記金属管の周りに
その両側から嵌め込んで突き合わせた上で、その境界部
を接着することによって行われる場合は、前記金属管に
対して前記被覆管を外嵌する作業が極めて容易に行われ
るようになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には、本発明に係る熱交換器用管の一実施例
が示されている。図中、１は熱交換用の流体を通流させ
るための金属管（具体的には、ボイラー用炭素鋼鋼管）
であり、その金属管１の周りに、セラミックス（具体的
には、ＳｉＯ₂：５５〜７０％、Ａｌ₂Ｏ₃：１５〜２
５％の陶管）よりなる被覆管２を外嵌・一体化して、前
記金属管１の外周面を非露出状態にしてある。前記金属
管１に対する前記被覆管２の外嵌・一体化は、具体的に
は、図１（イ),（ロ）に示すように、前記金属管１の外
径よりもわずかに大きい内径を有する前記被覆管２を、
前記金属管１の周りに嵌め込むことによって行われてい
る。このような構成の熱交換器用管を、ゴミ焼却炉の廃
ガスが保有する廃熱を回収するためのボイラー管として
使用した場合、そのボイラー管が高温・高圧の条件下に
配置されて、そのボイラー管の要部を構成する前記金属
管１に厳しい高温ガス腐食が生じる可能性があるとして
も、前記金属管１の周りに前記被覆管２が外嵌・一体化
されて、その外周面が前記被覆管２を介して非露出状態
となっているので、前記金属管１の外周面に対する廃ガ
ス中のダストの接触が、前記被覆管２の存在によって回
避されるようになる。従って、前記廃ガス中における前
記塩化水素等の腐食成分の濃度が高くても、前記ダスト
の前記金属管１の外周面に対する接触の回避によって、
前記廃ガス中の腐食成分と前記ダストとの複合作用に基
づく前記金属管１の高温ガス腐食の発生・進行が抑止さ
れるために、前記金属管１の腐食は激減するようにな
る。また、前記陶管よりなる被覆管２は、前記Ｎｉ基合
金等に比して材料価格が低廉であり、しかも、前記陶管
よりなる被覆管２には、従来のようなコーティング層が
形成されていないため、そのコーティング層の剥離やそ
のコーティング層内でのクラック等の発生が生じない。

【００１１】尚、前記金属管１が、上述の実施例ではボ
イラー用炭素鋼鋼管であったが、その金属管１は、モリ
ブデン鋼よりなる鋼管（具体的には、ＪＩＳ規格：ＳＴ
ＢＡ１２、ＳＴＢＡ１３等）又はクロムモリブデン鋼よ
りなる鋼管（具体的には、ＪＩＳ規格：ＳＴＢＡ２０、
ＳＴＢＡ２１、ＳＴＢＡ２２、ＳＴＢＡ２３、ＳＴＢＡ
２４、ＳＴＢＡ２５、ＳＴＢＡ２６、ＳＴＢＡ２７等）
であってよい。また、前記被覆管２が、上述の実施例で
は陶管であったが、その被覆管２は、素焼きの土管であ
ってもよい。

【００１２】次に、上述した本発明に係る熱交換器用管
の作用・効果を立証するための試験を実施した結果につ
いて説明する。平面形状：１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ：４ｍｍの直方体
に加工されたテストピースを、３種類の材質、具体的に
は、ＳＴＢＡ２７（炭素鋼に、約９％のＣｒ及び約１％
のＭｏが添加されたクロムモリブデン鋼よりなる鋼
管）、２１Ｃｒ−３２Ｎｉ−Ｆｅ合金（商品名：Ｉｎｃ
ｏｌｏｙ８００、Ｎｉ基合金の代表例）、陶管（ＳｉＯ
₂：５５〜７０％、Ａｌ₂Ｏ₃：１５〜２５％）の３種
の材質毎に夫々準備し、それら３種類の材料のテストピ
ースを石英管内にセットし、それらテストピース及び石
英管を、炉内のガス組成が、Ｏ₂：１０％、Ｈ₂Ｏ：２
０％、ＣＯ₂：１０％、Ｎ₂：Ｂａｌ、ＨＣｌ：１００
０ｐｐｍ、ＣＯ：５０ｐｐｍ、ＣＯ：５０ｐｐｍに設定
され、且つ、炉内温度が７００℃に設定された電気炉
（前記炉内条件は、ゴミ焼却炉の廃ガスの条件に近似さ
せてある）にて９６時間加熱して、前記テストピースの
腐食試験を行った。テストピースとしてＳＴＢＡ２７を
用いた場合、炉内ガスだけによる腐食量を１００とする
と、（炉内ガス＋廃ガスのダスト）による腐食量が５１
３となり、この試験結果から、前記高温ガス腐食が廃ガ
ス中の腐食成分と前記ダストとの複合作用に基づくこと
が確認された。また、テストピースとしてＩｎｃｏｌｏ
ｙ８００を用いた場合、炉内ガスだけによる腐食量を１
００とすると、（炉内ガス＋廃ガスのダスト）による腐
食量が９００となり、この試験結果からも、前記高温ガ
ス腐食が廃ガス中の腐食成分と前記ダストとの複合作用
に基づくことが確認された。次に、（炉内ガス＋廃ガス
のダスト）による腐食に限定して上述と腐食試験を行っ
た。その結果、テストピースがＳＴＢＡ２７である場合
の腐食量が、８４．７ｍｍ／ｃｍ²であり、テストピー
スがＩｎｃｏｌｏｙ８００である場合の腐食量が、１
１．７ｍｍ／ｃｍ²であり、テストピースが陶管である
場合の腐食量が、０．９ｍｍ／ｃｍ²であることが判明
し、（炉内ガス＋廃ガスのダスト）による腐食が生じる
条件下であっても、前記陶管の存在によって、前記高温
ガス腐食の発生・進行がＳＴＢＡ２７単体よりもＩｎｃ
ｏｌｏｙ８００単体よりも抑えられることが確認され
た。

【００１３】次に、別実施例について説明する。図２
（イ),（ロ）に示すように、前記金属管１に対する前記
被覆管２の外嵌・一体化が、前記金属管１の外径に匹敵
する内径を有する前記被覆管２を二分割したものを、前
記金属管１の周りにその両側から嵌め込んで突き合わせ
た上で、その境界部を接着することによって行われてい
る別実施例も考えられる。この別実施例によれば、前記
金属管１に対して前記被覆管２を外嵌する作業が極めて
容易に行われるようになる。

【００１４】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱交換器用管の一実施例を示す斜
視図

【図２】本発明に係る熱交換器用管の別実施例を示す斜
視図

【符号の説明】

１金属管２被覆管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】腐食性成分を含む廃ガス中に外周面が曝
されて使用される熱交換器用管であって、熱交換用の流体を通流させるための金属管（１）の周り
に、セラミックスよりなる被覆管（２）を外嵌・一体化
して、前記金属管（１）の外周面を非露出状態にしてあ
る熱交換器用管。
【請求項２】前記金属管（１）が、炭素鋼、モリブデ
ン鋼、又はクロムモリブデン鋼よりなる鋼管であり、前
記被覆管（２）が、陶管、又は素焼きの土管である請求
項１記載の熱交換器用管。
【請求項３】前記金属管（１）に対する前記被覆管
（２）の外嵌・一体化が、前記金属管（１）の外径より
もわずかに大きい内径を有する前記被覆管（２）を、前
記金属管（１）の周りに嵌め込むことによって行われて
いる請求項１又は請求項２記載の熱交換器用管。
【請求項４】前記金属管（１）に対する前記被覆管
（２）の外嵌・一体化が、前記金属管（１）の外径に匹
敵する内径を有する前記被覆管（２）を二分割したもの
を、前記金属管（１）の周りにその両側から嵌め込んで
突き合わせた上で、その境界部を接着することによって
行われている請求項１又は請求項２記載の熱交換器用
管。