JPH1026486A - 熱媒体連結スパイラル式熱交換器による排ガスの熱回収 - Google Patents

熱媒体連結スパイラル式熱交換器による排ガスの熱回収

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JPH1026486A
JPH1026486A JP21491396A JP21491396A JPH1026486A JP H1026486 A JPH1026486 A JP H1026486A JP 21491396 A JP21491396 A JP 21491396A JP 21491396 A JP21491396 A JP 21491396A JP H1026486 A JPH1026486 A JP H1026486A
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JP
Japan
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heat
exhaust gas
spiral
heating medium
heat exchanger
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Pending
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JP21491396A
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English (en)
Inventor
Takao Miyajima
孝夫 宮島
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    • 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
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/04Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by spirally-wound plates or laminae

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパイラル式熱交換器気による、排ガスの熱
回収 【構成】 2台以上の、直交流型スパイラル式熱交換器
の、スパイラル通路に、熱媒体を通して連結し、受熱側
の1台の直交流通路に流した排ガスの熱を、放熱側の他
の直交流型スパイラル式熱交換器の、直交流通路に流し
た、ガス体,又は液体に伝達し、回収する。 【効果】 コンパクトで、熱膨脹対策を特に必要とせ
ず、受熱側,放熱側の熱交換器を別個に設置出来、排ガ
スによる低温腐食の防止が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガスによる空気,燃
料ガスの予熱器,蒸気発生器,液体の加熱器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来より、多管式熱交換器を用いて排ガ
スの熱回収を行う場合、一般にその設置スペースが大き
くなり、高温の排ガスと受熱流体との温度差による、伝
熱管の熱膨脹対策を必要とし、排ガスの組成によって
は、含まれる硫黄成分から発生する硫酸による腐食のた
め、取り扱う温度と熱交換器の材質は限定されたものと
なる.更にその多数の長い管内を清掃するためには相当
な手数を要する。一方、直交流型スパイラル式熱交換器
を用いて、排ガスの熱回収を行う場合は、排ガスを上下
端縁が開放された,スパイラル状断面の直交流通路に流
すために、被加熱流体は通路断面積が小さくて長いスパ
イラル通路に流す事になる.従って、容積流量の大きい
空気等のガス体による熱回収は、その圧力損失が大きく
なり不可能に近く、受熱流体は液体に限定されている。
【0003】
【解決しようとする課題】コンパクトな構造の直交流型
スパイラル式熱交換器を用いて、排ガスで空気等のガス
体を加熱したり、水等の液体を蒸発させる場合、その圧
力損失を使用可能な範囲のものとし、排ガスの熱を有効
に回収する。
【0004】
【課題を解決するための手段】図1に示す様に、直交流
型スパイラル式熱交換器を2台使用し、受熱側スパイラ
ル熱交換器1の,両端縁が開放された直交流通路1B
に、排ガスを流し、その両端縁が溶接によってシールさ
れた,スパイラル通路1Aに、熱媒体を流し、排ガスの
熱を熱媒体に移動させ、この熱媒体を他の放熱側スパイ
ラル熱交換器2の,スパイラル通路2Aに流し、その直
交流通路2Bには、受熱する流体を流して、排ガスの熱
を熱媒体によって連結された,2台の直交流型スパイラ
ル式熱交換器で、受熱流体に移動させる。
【0005】又、水蒸気発生器として使用する場合は。
図3に示す様に、前記同様,受熱側の1台の直交流通路
1Bに、排ガスを流し、熱媒体をそのスパイラル通路1
Aに流し、これを放熱側の1台のスパイラル通路2Aに
連結して循環させ、その直交流通路2Bでは、サーモサ
イフォンによる、水の内部循環によって、水蒸気を発生
させる。
【0006】これらの目的に使用する熱媒体は、高温下
で液相であり、長期の運転下で劣化の少ないものが選定
され、これを循環する熱媒体循環ポンプ5,熱媒体貯槽
3,熱媒体供給ポンプ4,熱媒体膨脹タンク6,更に排
ガス側の壁面温度を制禦するために、熱媒体のバイパス
配管中に、熱媒体温度制禦弁7を設ける。
【0007】
【作用】上述の如く構成されているから、排ガスは受熱
側スパイラル式熱交換器1の上部入口より導入し、断面
がスパイラル状の直交流通路1B内を、上から下方に向
かって流れ、この間で、スパイラル通路1A内を流れる
熱媒体に熱を移動し、下部出口より排出する.昇温され
た熱媒体は中央出口より流出し、放熱側スパイラル式熱
交換器2の中央部より入り、そのスパイラル通路2A内
を外周に向かって流れ、その間で直交流通路2B内を、
下部より上方に向かって流れる披加熱流体を加熱する。
熱媒体は、熱媒体循環ポンプ5によって、受熱側スパイ
ラル式熱交換器1と放熱側スパイラル式熱交換器2のス
パイラル通路内を循環し、その熱膨脹は窒素封入した膨
脹タンク6で吸収させる。
【0008】排ガスに接する受熱側スパイラル式熱交換
器1の壁面温度は、熱媒体の出口温度を検出し、バイパ
ス配管中に設けた熱媒体温度制禦弁7によって、酸露点
以下にならない様に制禦し、硫酸による壁面腐食を防止
する。又、運転中に壁面に付着,推積した粉塵等のスケ
ールは、直交流通路1Bの上下に設けた,蒸気洗浄ノズ
ル管1Cにて、運転休止時に定期的にスチーム洗浄で除
去される。
【0009】
【実施例】以下に本願発明の実施例を図に基ずいて説明
する。 第1の実施例として、図1に示すものは、対
流輻射式空気予熱器で1次熱回収を行った後の、C重油
燃焼排ガス10000Nm3/hが、500℃から32
0℃に至る熱で、20℃の空気を250℃に予熱する、
空気予熱器として使用される一例である。
【0010】受熱側スパイラル式熱交換器1は、直交流
型のステンレス製で,外径約1.4m,全高2.5mの
もので、放熱側スパイラル熱交換器2も同型式で、外径
約1.5mのものを用いる。排ガスは、受熱側スパイラ
ル式熱交換器1の上部より入り、その直交流通路1B内
を下方に向かって流れ、その間で、スパイラル通路1A
内を中央部から外周に向かって流れる,熱媒体に授熱し
て下部より流出する.熱媒体はジフェニール系のものを
用い、排ガス導入の前に、熱媒体貯槽3から熱媒体供給
ポンプ4で系内に充満されてから、熱媒体循環ポンプ5
によって、70トン/hで両熱交換器の、各々のスパイ
ラル通路1A,と2A内を循環させる.排ガスによって
受熱側で、275℃以上に加熱された熱媒体は、放熱側
スパイラル式熱交換器2の中央部に入り、そのスパイラ
ル通路2A内を外周に向かって流れ、その直交流通路2
B内を下部より上方に向かって、流動する空気を予熱す
る。この場合の圧力損失は、排ガス側で40mm水柱,
空気側で65mm水柱以下に押さえている。
【0011】系内の熱媒体の熱膨脹に対しては、最上部
に設けられた、窒素封入された熱媒体膨脹タンク6内で
吸収される。又、受熱側スパイラル熱交換器1の熱媒体
出口温度はバイパス配管中に設けた熱媒体温度制禦弁7
で制禦される。更に、受熱側スパイラル熱交換器1の直
交流通路1B内に推積した、ダスト,スケールは、直交
流通路の上下に設けた、高圧蒸気洗浄ノズル管1Cによ
り、運転休止時にスチーム洗浄で除去される。
【0012】通常は図1に示す様に、受熱側と放熱側の
スパイラル式熱交換器1,及び2は、設置場所の都合に
より別個に設置されるが、平面スペースの制約を受け1
箇所に設置する場合は、図2に示す様に受熱側と放熱側
のスパイラル式熱交換器を、積み重ねて設置する事があ
るが、その使用方法は図1に示す場合と全く同様であ
る。
【0013】上記の空気予熱器以外にも、燃料ガス予熱
器としての、放熱側スパイラル式熱交換器2を並設し、
熱媒体によって3基を連結使用する場合もある。
【0014】第2の実施例として、図3に示すものは、
排ガスを図1に示す第1の実施例の出口後に接続させ
て、水蒸気発生器として使用する一例である。第1の実
施例で、320℃迄冷却された排ガスは、図3におい
て、その外径が約1.5m,全高2.5mの受熱側スパ
イラル式熱交換器1の上方より、直交流通路1B内を下
方に向かって流れ、その間でスパイラル通路1A内を5
5トン/hで、外周から内周に向かって流動する,熱媒
体を175℃以上に加熱し、200℃に冷却されて下部
より流出する.受熱された熱媒体は、外径約0.9m,
全高2mの直交流型,放熱側スパイラル式熱交換器2の
中央部に送られ、そのスパイラル通路2A内を外周に向
かって流れ、その間で、直交流通路2B内を流動する、
水−蒸気の混相流を加熱し、160℃となって器外に流
出し、熱媒体循環ポンプ5によって、受熱側スパイラル
式熱交換器1のスパイラル通路の外周に送られ、2台の
熱交換器のスパイラル通路を循環する。放熱側スパイラ
ル式熱交換器2の底部より供給された水は、直交流通路
2B内で加熱され、水−蒸気の混相流となって上昇し、
4kg/cmGの飽和水蒸気を発生させ、上部より取
り出される.放熱側スパイラル式熱交換器2の中央部
は、この場合円筒状をなし、沸騰液面下の水は対流によ
って、この中央部を降下し、底部より伝熱部の直交流通
路2Bに入り、サーモサイフォンにより器内を循環す
る。この放熱側スパイラル式熱交換器2は、第1種圧力
容器の法規適用を受ける。
【0015】又、受熱側スパイラル式熱交換器1の排ガ
スに接する壁面温度は、この場合の酸露点160℃以下
にならない様に、熱媒体のバイパス配管中の熱媒体温度
制禦弁7により、熱交換器の熱媒体出口温度を規制し、
放熱側スパイラル式熱交換器2から発生する、水蒸気圧
力も、熱媒体のバイパス配管中の圧力制禦弁8で、熱媒
体の流量によって制禦される。実施例1及び2の温度関
係を、図4実施例の温度ダイヤグラム図に示す。
【0016】
【発明の効果】直交流型スパイラル式熱交換器を使用し
ているため、比較的にコンパクトで,軽量のものを、受
熱側と放熱側に別個に設置し、これらを熱媒体の配管を
介して連結しているので、設置スペースの制約が少な
く、既存のレイアウトに設置する場合でも、ダクトの一
部を改造して熱交換器を挿入出来るので、改造工事が少
なくて済む。
【0017】又、高温の排ガスを導入する前に熱媒体を
循環するので、運転時の伝熱部の温度差は小さく、熱膨
脹による熱応力に対して、強度的に有利となる。更に排
ガス中の亜硫酸ガスと水蒸気によって発生する、硫酸に
よる,いわゆる低温腐食に対しては、循環する熱媒体の
流量制禦により、排ガスに接する壁面温度を酸露点以上
に保持する事によって、防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す空気予熱器フロー
概念図
【図2】同上の2基積み重ね方式フロー概念図
【図3】本発明の第2の実施例を示す水蒸気発生器フロ
ー概念図
【図4】第1及び第2の実施例の温度ダイヤグラム図
【符号の説明】
1 受熱側スパイラル式熱交換器 1A 同上スパイラル流通路 1B 同上 直交流通路 1C 同上 蒸気洗浄ノズル管 2 放熱側スパイラル式熱交換器 2A 同上 スパイラル流通路 2B 同上 直交流通路 3 熱媒体貯槽 4 熱媒体供給ポンプ 5 熱媒体循環ポンプ 6 熱媒体膨脹タンク 7 熱媒体温度制禦弁 8 水蒸気圧力制禦弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2台以上の直交流型スパイラル式熱交換
    器を、熱媒体を循環する事によって結合し、排ガス熱に
    よる空気予熱器,又は液体の加熱,蒸発器として使用す
    る方法。
JP21491396A 1996-07-10 1996-07-10 熱媒体連結スパイラル式熱交換器による排ガスの熱回収 Pending JPH1026486A (ja)

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JP21491396A JPH1026486A (ja) 1996-07-10 1996-07-10 熱媒体連結スパイラル式熱交換器による排ガスの熱回収

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103047675A (zh) * 2013-01-17 2013-04-17 张志宇 锅水热媒控制循环式空气预热器烟气余热利用装置及方法
FR2993648A1 (fr) * 2012-07-23 2014-01-24 Commissariat Energie Atomique Absorbeur a echangeur a plaque spiralee avec alimentation fluidique homogene

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