JPH1054529A - 高温空気加熱器 - Google Patents
高温空気加熱器Info
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- JPH1054529A JPH1054529A JP8214659A JP21465996A JPH1054529A JP H1054529 A JPH1054529 A JP H1054529A JP 8214659 A JP8214659 A JP 8214659A JP 21465996 A JP21465996 A JP 21465996A JP H1054529 A JPH1054529 A JP H1054529A
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- heat
- tube
- temperature
- inner tube
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温ガスの熱が伝熱外管と伝熱内管との間の
空隙を流れる被加熱空気だけ伝わり、それ以上は、すな
わち伝熱内管の管壁を内側に伝わらないようにして、所
定の伝熱性能を得ることのできる高温空気加熱器を提供
する。 【解決手段】 伝熱管４を、金属製伝熱外管１と該金属
製伝熱外管１内に一端にて連通し且つ互いの間に空隙２
を有して挿着された伝熱内管３とにより形成し、該伝熱
内管３を金属より熱伝導率の低い断熱構造に形成し、被
加熱空気２１は前記空隙２を流通して前記高温ガス２０
の熱を回収して加熱され、前記一端の連通部から断熱構
造の伝熱内管３内を通って外部に取り出されるようにし
たこと。
空隙を流れる被加熱空気だけ伝わり、それ以上は、すな
わち伝熱内管の管壁を内側に伝わらないようにして、所
定の伝熱性能を得ることのできる高温空気加熱器を提供
する。 【解決手段】 伝熱管４を、金属製伝熱外管１と該金属
製伝熱外管１内に一端にて連通し且つ互いの間に空隙２
を有して挿着された伝熱内管３とにより形成し、該伝熱
内管３を金属より熱伝導率の低い断熱構造に形成し、被
加熱空気２１は前記空隙２を流通して前記高温ガス２０
の熱を回収して加熱され、前記一端の連通部から断熱構
造の伝熱内管３内を通って外部に取り出されるようにし
たこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温ガスの熱回収
に係り、特に、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉にお
ける、廃棄物（家庭やオフィスなどから出される都市ご
みなどの一般廃棄物、廃プラスチック、カーシュレッダ
ー・ダスト、廃オフィス機器、電子機器、化粧品などの
産業廃棄物など、可燃物を含むもの）の焼却処理で発生
する高温の燃焼ガスの熱エネルギーを空気と熱交換する
ことにより回収し、熱エネルギーの有効利用を図る高温
空気加熱器に関する。
に係り、特に、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉にお
ける、廃棄物（家庭やオフィスなどから出される都市ご
みなどの一般廃棄物、廃プラスチック、カーシュレッダ
ー・ダスト、廃オフィス機器、電子機器、化粧品などの
産業廃棄物など、可燃物を含むもの）の焼却処理で発生
する高温の燃焼ガスの熱エネルギーを空気と熱交換する
ことにより回収し、熱エネルギーの有効利用を図る高温
空気加熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼却炉で
は、廃棄物の焼却処理で発生する高温の燃焼ガスの熱エ
ネルギーを回収して有効利用するため、高温空気加熱器
が設けられている。高温空気加熱器は、金属製の伝熱管
内に空気を流通させて、高温の燃焼ガスとの熱交換によ
り空気を高温に加熱して熱回収するものであって、高効
率のエネルギー資源回収システムである。しかして、回
収された熱エネルギーは、廃棄物の熱分解、発電及びそ
の他の施設に、その熱源として有効利用されている。
尚、高温空気加熱器の伝熱管は、焼却炉内に直接挿入配
置されている。
は、廃棄物の焼却処理で発生する高温の燃焼ガスの熱エ
ネルギーを回収して有効利用するため、高温空気加熱器
が設けられている。高温空気加熱器は、金属製の伝熱管
内に空気を流通させて、高温の燃焼ガスとの熱交換によ
り空気を高温に加熱して熱回収するものであって、高効
率のエネルギー資源回収システムである。しかして、回
収された熱エネルギーは、廃棄物の熱分解、発電及びそ
の他の施設に、その熱源として有効利用されている。
尚、高温空気加熱器の伝熱管は、焼却炉内に直接挿入配
置されている。
【０００３】ところで、都市ごみ焼却炉や産業廃棄物焼
却炉で発生する高温排ガスは、廃棄物の種類に起因する
塩素や塩化水素などの、高温における金属との反応で生
成した生成物が短時間で蒸発消失してしまうような、著
しく腐食性の高い腐食性物質を含む高腐食性のガスであ
る。従って、これらの焼却炉内に設置され、高温、高腐
食性ガス雰囲気中にさらされる高温空気加熱器の伝熱管
は、その材質の面からも、構造の面からも、このような
高温の腐食性ガスに対して十分な耐食性を有することが
要求される。
却炉で発生する高温排ガスは、廃棄物の種類に起因する
塩素や塩化水素などの、高温における金属との反応で生
成した生成物が短時間で蒸発消失してしまうような、著
しく腐食性の高い腐食性物質を含む高腐食性のガスであ
る。従って、これらの焼却炉内に設置され、高温、高腐
食性ガス雰囲気中にさらされる高温空気加熱器の伝熱管
は、その材質の面からも、構造の面からも、このような
高温の腐食性ガスに対して十分な耐食性を有することが
要求される。
【０００４】従来より、各種耐高温腐食用合金の開発が
進められているが、このような焼却炉の高温、高腐食性
ガスに対して充分な耐食性を示す耐食性合金はまだ見出
されていない。このため、伝熱管の耐食性向上のための
手段として、 金属製伝熱管にスタッドピンを溶接し、その周囲に不
定形耐火材を設置する。
進められているが、このような焼却炉の高温、高腐食性
ガスに対して充分な耐食性を示す耐食性合金はまだ見出
されていない。このため、伝熱管の耐食性向上のための
手段として、 金属製伝熱管にスタッドピンを溶接し、その周囲に不
定形耐火材を設置する。
【０００５】金属製伝熱管に直方形を基本とする耐火
材れんがを縦横の目地で繋いで設置する。
材れんがを縦横の目地で繋いで設置する。
【０００６】などの方式が考えられている。
【０００７】これらの方式は、耐火材が腐食性ガス相に
おける対流や相互拡散の物理的な障壁として働き、酸
素、塩素などの腐食性ガスの伝熱管表面への到達や反応
生成物のガス相内での輸送を抑止するといった作用で、
伝熱管の腐食をある程度は抑止する。しかし、の場合
には、伝熱管端部や管寄部において、スタッドピンの損
傷、不定形耐火材の割れや局所的な剥離・脱落の恐れが
ある。また、の場合にも耐火材れんがの局所的な剥離
・脱落の恐れがある。いずれの場合においても、耐火材
と金属製の伝熱管との熱膨張差により、耐火材にクラッ
クを生じ、そのために耐火材の固定金具が腐食損傷した
り、耐火材自身の損傷剥離が起こり、金属製の伝熱管の
損傷などの深刻な腐食現象があり、高温空気加熱器の寿
命が短くなることが予想される。
おける対流や相互拡散の物理的な障壁として働き、酸
素、塩素などの腐食性ガスの伝熱管表面への到達や反応
生成物のガス相内での輸送を抑止するといった作用で、
伝熱管の腐食をある程度は抑止する。しかし、の場合
には、伝熱管端部や管寄部において、スタッドピンの損
傷、不定形耐火材の割れや局所的な剥離・脱落の恐れが
ある。また、の場合にも耐火材れんがの局所的な剥離
・脱落の恐れがある。いずれの場合においても、耐火材
と金属製の伝熱管との熱膨張差により、耐火材にクラッ
クを生じ、そのために耐火材の固定金具が腐食損傷した
り、耐火材自身の損傷剥離が起こり、金属製の伝熱管の
損傷などの深刻な腐食現象があり、高温空気加熱器の寿
命が短くなることが予想される。
【０００８】ところで、伝熱管は、耐腐食性及び伝熱効
率の観点から耐火材で被覆した金属製のものにするのが
よいと共に、伝熱外管と該伝熱外管内に一端にて連通し
且つ互いの間に空隙を有して挿着された伝熱内管とより
成り、被加熱空気は伝熱外管と伝熱内管との間の空隙を
流通して高温ガスの熱を回収して加熱され、前記一端の
連通部から伝熱内管内を通って外部に取り出されるよう
にするのがよい。あるいは、逆に伝熱内管内を流れた
後、前記伝熱外管との空隙を流れて熱回収して外部に取
り出されるようにするのがよい。
率の観点から耐火材で被覆した金属製のものにするのが
よいと共に、伝熱外管と該伝熱外管内に一端にて連通し
且つ互いの間に空隙を有して挿着された伝熱内管とより
成り、被加熱空気は伝熱外管と伝熱内管との間の空隙を
流通して高温ガスの熱を回収して加熱され、前記一端の
連通部から伝熱内管内を通って外部に取り出されるよう
にするのがよい。あるいは、逆に伝熱内管内を流れた
後、前記伝熱外管との空隙を流れて熱回収して外部に取
り出されるようにするのがよい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、被加熱空気を
伝熱外管と伝熱内管との間の空隙を流通して高温ガスの
熱を回収し、前記一端の連通部から伝熱内管内を通って
外部に取り出すようにした伝熱管は、あるいはその逆方
向に流して熱回収する伝熱管は、高温ガスの熱は伝熱外
管の金属の管壁を伝わって前記伝熱内管との間の空隙を
流れる空気に回収されるが、更にそこで回収された熱は
伝熱内管の金属の管壁を伝わって該伝熱内管内を流れる
空気にまで伝わってしまう。
伝熱外管と伝熱内管との間の空隙を流通して高温ガスの
熱を回収し、前記一端の連通部から伝熱内管内を通って
外部に取り出すようにした伝熱管は、あるいはその逆方
向に流して熱回収する伝熱管は、高温ガスの熱は伝熱外
管の金属の管壁を伝わって前記伝熱内管との間の空隙を
流れる空気に回収されるが、更にそこで回収された熱は
伝熱内管の金属の管壁を伝わって該伝熱内管内を流れる
空気にまで伝わってしまう。
【００１０】この結果、伝熱内管内の空気の温度変化が
大きくなり、外部に取り出される被加熱空気の温度が変
動しやすく、所定の伝熱性能が得られにくい問題があっ
た。それ故、所定の伝熱性能を得るためには、伝熱内管
外側の伝熱外管空気の温度を必要以上に高くしなければ
ならない。この結果、高温ガスと伝熱外管空気との温度
差が小さくなり、伝熱面積を増加する必要が生じ、大型
化してしまう問題があった。
大きくなり、外部に取り出される被加熱空気の温度が変
動しやすく、所定の伝熱性能が得られにくい問題があっ
た。それ故、所定の伝熱性能を得るためには、伝熱内管
外側の伝熱外管空気の温度を必要以上に高くしなければ
ならない。この結果、高温ガスと伝熱外管空気との温度
差が小さくなり、伝熱面積を増加する必要が生じ、大型
化してしまう問題があった。
【００１１】本発明の課題は、高温ガスの熱が伝熱外管
と伝熱内管との間の空隙を流れる被加熱空気だけ伝わ
り、それ以上は、すなわち伝熱内管の管壁を内側に伝わ
らないようにして、所定の伝熱性能を得ることのできる
高温空気加熱器及びそれを用いた廃棄物処理装置を提供
することにある。
と伝熱内管との間の空隙を流れる被加熱空気だけ伝わ
り、それ以上は、すなわち伝熱内管の管壁を内側に伝わ
らないようにして、所定の伝熱性能を得ることのできる
高温空気加熱器及びそれを用いた廃棄物処理装置を提供
することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項１記載の発明は、高温ガスの雰囲気中に設け
られ、耐火性保護材で被覆した伝熱管を介して前記高温
ガスと熱交換し、被加熱空気を加熱する高温空気加熱器
において、前記伝熱管を、金属製伝熱外管と該金属製伝
熱外管内に一端にて連通し且つ互いの間に空隙を有して
挿着された伝熱内管とにより形成し、該伝熱内管を金属
より熱伝導率の低い断熱構造に形成し、前記被加熱空気
は前記金属製伝熱外管と断熱構造より成る前記伝熱内管
との間の空隙を流通しつつ該伝熱外管の外壁を介して前
記高温ガスの熱を回収して加熱されるようにしたことを
特徴とする。請求項２記載の発明は、前記伝熱内管は、
金属以外の熱伝導率の低い断熱材で形成して断熱構造と
したことを特徴とする。請求項３記載の発明は、前記伝
熱内管は、その断面が金属で断熱材を挟んだ構造にして
断熱構造としたことを特徴とする。請求項４記載の発明
は、前記伝熱内管は、金属製で且つ内部を真空にした二
重管とすることにより断熱構造としたことを特徴とす
る。請求項５記載の発明は、前記断熱構造をなすための
断熱材はセラミックスであることを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、高温ガスの雰囲気中に設け
られ、耐火性保護材で被覆した伝熱管を介して前記高温
ガスと熱交換し、被加熱空気を加熱する高温空気加熱器
において、前記伝熱管を、金属製伝熱外管と該金属製伝
熱外管内に一端にて連通し且つ互いの間に空隙を有して
挿着された伝熱内管とにより形成し、該伝熱内管を金属
より熱伝導率の低い断熱構造に形成し、前記被加熱空気
は前記金属製伝熱外管と断熱構造より成る前記伝熱内管
との間の空隙を流通しつつ該伝熱外管の外壁を介して前
記高温ガスの熱を回収して加熱されるようにしたことを
特徴とする。請求項２記載の発明は、前記伝熱内管は、
金属以外の熱伝導率の低い断熱材で形成して断熱構造と
したことを特徴とする。請求項３記載の発明は、前記伝
熱内管は、その断面が金属で断熱材を挟んだ構造にして
断熱構造としたことを特徴とする。請求項４記載の発明
は、前記伝熱内管は、金属製で且つ内部を真空にした二
重管とすることにより断熱構造としたことを特徴とす
る。請求項５記載の発明は、前記断熱構造をなすための
断熱材はセラミックスであることを特徴とする。
【００１３】請求項６記載の発明は、前記金属製伝熱外
管と前記耐火性保護材との間に間隙を設けたことを特徴
とする。
管と前記耐火性保護材との間に間隙を設けたことを特徴
とする。
【００１４】請求項７記載の発明は、前記伝熱内管と金
属製伝熱外管との間の空隙を流れる被加熱空気は、その
流れ方向が前記高温ガスの流れ方向と反対に形成したこ
とを特徴とする。
属製伝熱外管との間の空隙を流れる被加熱空気は、その
流れ方向が前記高温ガスの流れ方向と反対に形成したこ
とを特徴とする。
【００１５】上記の本願発明によれば、伝熱外管と伝熱
内管との間の空隙を通過する被加熱空気のみを加熱し、
伝熱内管内の被加熱空気を合わせて加熱することがない
ため、すなわち、伝熱内管内の空気は熱的に孤立してい
るため、該伝熱内管内の被加熱空気の温度変化を許容で
きる程度に小さく押さえられる。その結果、高い伝熱性
能が得られる。また伝熱内管の材料そのものを断熱性の
高い材料例えばセラミック等とすることによって、構造
が簡単になる。また伝熱外管と耐火性保護材との間に隙
間が設けられていることから、伝熱外管を形成する金属
と、耐火性保護材との間に熱膨張差が生じても、熱膨張
による変化が互いに伝わりにくいため、耐火性保護材の
損傷、剥離、脱落などが防止される。
内管との間の空隙を通過する被加熱空気のみを加熱し、
伝熱内管内の被加熱空気を合わせて加熱することがない
ため、すなわち、伝熱内管内の空気は熱的に孤立してい
るため、該伝熱内管内の被加熱空気の温度変化を許容で
きる程度に小さく押さえられる。その結果、高い伝熱性
能が得られる。また伝熱内管の材料そのものを断熱性の
高い材料例えばセラミック等とすることによって、構造
が簡単になる。また伝熱外管と耐火性保護材との間に隙
間が設けられていることから、伝熱外管を形成する金属
と、耐火性保護材との間に熱膨張差が生じても、熱膨張
による変化が互いに伝わりにくいため、耐火性保護材の
損傷、剥離、脱落などが防止される。
【００１６】請求項８記載の発明は、廃棄物を熱分解
し、熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解
残留物とを生成する熱分解反応器と、該熱分解反応器で
生成された熱分解ガスと熱分解残留物とを分離して排出
する排出装置と、該排出装置から排出された前記熱分解
残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する分離装
置と、前記熱分解ガス及び前記燃焼性成分を移送し燃焼
させる燃焼溶融炉と、燃焼溶融炉で生じた高温排ガスの
熱を空気に吸収させて回収する高温空気加熱器とを備え
た廃棄物処理装置において、前記高温空気加熱器は請求
項１〜７のいずれかに記載のものであることを特徴とす
る。これにより、高温空気加熱器の性能が向上するた
め、そこで得た加熱空気の利用先例えば熱分解反応器等
において、熱媒体温度の変動が小さくなり、そこでの熱
分解性能を向上できる。
し、熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解
残留物とを生成する熱分解反応器と、該熱分解反応器で
生成された熱分解ガスと熱分解残留物とを分離して排出
する排出装置と、該排出装置から排出された前記熱分解
残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する分離装
置と、前記熱分解ガス及び前記燃焼性成分を移送し燃焼
させる燃焼溶融炉と、燃焼溶融炉で生じた高温排ガスの
熱を空気に吸収させて回収する高温空気加熱器とを備え
た廃棄物処理装置において、前記高温空気加熱器は請求
項１〜７のいずれかに記載のものであることを特徴とす
る。これにより、高温空気加熱器の性能が向上するた
め、そこで得た加熱空気の利用先例えば熱分解反応器等
において、熱媒体温度の変動が小さくなり、そこでの熱
分解性能を向上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１を参照
しながら説明する。図１に示すように、高温空気加熱器
１０は、図示しない焼却炉などより排出される腐食性の
高温ガス２０の雰囲気中に設けられ、耐火性保護材５で
被覆された金属製の伝熱外４を介して高温ガス２０と熱
交換し、伝熱管４内を流れる被加熱空気２１を加熱する
ものである。伝熱管４は、一端が封止部材１２で封止さ
れた伝熱外管１と、伝熱外管１内に先端開口３ａを経由
して連通するように挿着され伝熱内管３とにより形成さ
れている。伝熱外管１と耐火性保護管５との間に隙間６
を設け、伝熱内管３内及び伝熱外管１と伝熱内管３との
間の空隙２に、被加熱空気２１を高温ガス２０の流れと
向流させて流すようになっている。そして、本発明では
伝熱内管３を金属より熱伝導率の低い材料で断熱構造に
形成されている。なお伝熱内管３の図示しない基端は加
熱空気の供給先に連通されている。
しながら説明する。図１に示すように、高温空気加熱器
１０は、図示しない焼却炉などより排出される腐食性の
高温ガス２０の雰囲気中に設けられ、耐火性保護材５で
被覆された金属製の伝熱外４を介して高温ガス２０と熱
交換し、伝熱管４内を流れる被加熱空気２１を加熱する
ものである。伝熱管４は、一端が封止部材１２で封止さ
れた伝熱外管１と、伝熱外管１内に先端開口３ａを経由
して連通するように挿着され伝熱内管３とにより形成さ
れている。伝熱外管１と耐火性保護管５との間に隙間６
を設け、伝熱内管３内及び伝熱外管１と伝熱内管３との
間の空隙２に、被加熱空気２１を高温ガス２０の流れと
向流させて流すようになっている。そして、本発明では
伝熱内管３を金属より熱伝導率の低い材料で断熱構造に
形成されている。なお伝熱内管３の図示しない基端は加
熱空気の供給先に連通されている。
【００１８】そして、伝熱内管３は、具体的には、金属
の二重管で形成されるとともに二重管の間に、図示のよ
うにサンドイッチ状に断熱材７を挟んで充填した断熱構
造、又は二重管の間を真空に保持した断熱構造である。
さらに伝熱内管３は図２に示すように、全体がセラミッ
クスで形成された断熱構造でもよい。
の二重管で形成されるとともに二重管の間に、図示のよ
うにサンドイッチ状に断熱材７を挟んで充填した断熱構
造、又は二重管の間を真空に保持した断熱構造である。
さらに伝熱内管３は図２に示すように、全体がセラミッ
クスで形成された断熱構造でもよい。
【００１９】上記断熱構造を採用することにより、前記
空隙２を通過する被加熱空気のみを加熱し、伝熱内管３
内の被加熱空気を合わせて加熱することがないため、伝
熱内管３内の被加熱空気の温度変化を許容できる程度に
小さく押さえることが可能になる。
空隙２を通過する被加熱空気のみを加熱し、伝熱内管３
内の被加熱空気を合わせて加熱することがないため、伝
熱内管３内の被加熱空気の温度変化を許容できる程度に
小さく押さえることが可能になる。
【００２０】被加熱空気２１を前記空隙２に高温ガス２
０の流れと向流させて流すに当って、高温ガス２０の流
れ方向に応じて、被加熱空気２１を２通りの向きに流す
ことができる。すなわち高温ガス２０が図示矢印Ｂのよ
うに流れる際は、伝熱外管１の空隙２に接続し被加熱空
気２１を導入させる外管導入管２２などを介して被加熱
空気２１を図示矢印Ａのように流して加熱し、先端で折
り返して伝熱内管３内を戻り外部に取り出すように流
す。また他の流し方は、高温ガス２０が矢印Ｂと逆向き
に流れる時は、伝熱内管３内を先ず流し、先端で折り返
して伝熱外管１の前記空隙２を矢印Ａと逆向きに流れ、
高温ガスの熱を回収して外部に取り出す。いずれも空隙
２を流れる空気のみが高温ガスの熱を回収し、伝熱内管
３内を流れる空気は熱的に孤立している。
０の流れと向流させて流すに当って、高温ガス２０の流
れ方向に応じて、被加熱空気２１を２通りの向きに流す
ことができる。すなわち高温ガス２０が図示矢印Ｂのよ
うに流れる際は、伝熱外管１の空隙２に接続し被加熱空
気２１を導入させる外管導入管２２などを介して被加熱
空気２１を図示矢印Ａのように流して加熱し、先端で折
り返して伝熱内管３内を戻り外部に取り出すように流
す。また他の流し方は、高温ガス２０が矢印Ｂと逆向き
に流れる時は、伝熱内管３内を先ず流し、先端で折り返
して伝熱外管１の前記空隙２を矢印Ａと逆向きに流れ、
高温ガスの熱を回収して外部に取り出す。いずれも空隙
２を流れる空気のみが高温ガスの熱を回収し、伝熱内管
３内を流れる空気は熱的に孤立している。
【００２１】また伝熱外管１は、隙間６を介して耐火性
保護管５に被覆されており、耐火性保護管５との熱膨張
係数の違いから高温使用時は、耐火性保護管５の上端は
図示しないベローズなどにより伝熱管４に対し下方に移
動するようになっている。このように室温と高温におけ
る伝熱管４と耐火性保護管５との相対移動を隙間６によ
り許容しながら、高温状態でも伝熱管４と耐火性保護管
５とが互いに熱膨張を阻害しないようにする。隙間６に
は例えば空気を導入し、高温腐食性ガスをパージしても
よい。耐火性保護管５は、先端が封止部材１２を覆う耐
火性保護キャップ５ａと固着されており、耐火性保護管
５と伝熱外管１の外表面との間、及び耐火性保護キャッ
プ５ａと封止部材１２との間に隙間６が形成されてい
る。
保護管５に被覆されており、耐火性保護管５との熱膨張
係数の違いから高温使用時は、耐火性保護管５の上端は
図示しないベローズなどにより伝熱管４に対し下方に移
動するようになっている。このように室温と高温におけ
る伝熱管４と耐火性保護管５との相対移動を隙間６によ
り許容しながら、高温状態でも伝熱管４と耐火性保護管
５とが互いに熱膨張を阻害しないようにする。隙間６に
は例えば空気を導入し、高温腐食性ガスをパージしても
よい。耐火性保護管５は、先端が封止部材１２を覆う耐
火性保護キャップ５ａと固着されており、耐火性保護管
５と伝熱外管１の外表面との間、及び耐火性保護キャッ
プ５ａと封止部材１２との間に隙間６が形成されてい
る。
【００２２】伝熱外管１は、外面が耐火性保護管５で覆
われているため、高温、高腐食性ガスによる腐食から保
護され、耐久性に優れる。しかも、伝熱外管１と耐火性
保護管５との間に隙間６が設けられているため、伝熱外
管１を形成する金属と、耐火性保護管５を形成する耐火
材との間に熱膨張差が生じても、熱膨張による寸法変化
が互いに伝播されないため、耐火性保護管の損傷、剥
離、脱落などが防止される。
われているため、高温、高腐食性ガスによる腐食から保
護され、耐久性に優れる。しかも、伝熱外管１と耐火性
保護管５との間に隙間６が設けられているため、伝熱外
管１を形成する金属と、耐火性保護管５を形成する耐火
材との間に熱膨張差が生じても、熱膨張による寸法変化
が互いに伝播されないため、耐火性保護管の損傷、剥
離、脱落などが防止される。
【００２３】伝熱管を形成する金属としては、耐熱性、
耐食性に優れたＳＵＳ３１０などが好ましい。また、伝
熱内管３及び伝熱外管１の肉厚は、強度や耐久性、重量
などの面から４〜６ｍｍ程度であることが好ましい。被
加熱空気２１の流路となる伝熱内管３の内径は３０〜７
０ｍｍ、伝熱外管１と伝熱内管３との空隙の幅（伝熱外
管の内径と伝熱内管の外径との差の１／２）は１０〜３
０ｍｍであることが好ましい。
耐食性に優れたＳＵＳ３１０などが好ましい。また、伝
熱内管３及び伝熱外管１の肉厚は、強度や耐久性、重量
などの面から４〜６ｍｍ程度であることが好ましい。被
加熱空気２１の流路となる伝熱内管３の内径は３０〜７
０ｍｍ、伝熱外管１と伝熱内管３との空隙の幅（伝熱外
管の内径と伝熱内管の外径との差の１／２）は１０〜３
０ｍｍであることが好ましい。
【００２４】次に本実施の形態例の動作を図１に基づい
て説明する。伝熱管４は、焼却炉の高温、高腐食性ガス
流（矢印Ｂ）内に鉛直方向に配置されるため、被加熱空
気２１は、伝熱外管１の空隙２へ導入され、伝熱外管１
の空隙２を下降した後、伝熱内管３の先端開口３ａを経
て伝熱内管３内を上昇し（矢印Ａ）、その間に、耐火性
保護管５及び伝熱外管１の管壁を介して外部の高温ガス
流により加熱される。この際、空隙２を通過する被加熱
空気のみが高温ガスにより加熱され、断熱構造の伝熱内
管３内を流れる被加熱空気は加熱されない。すなわち、
伝熱内管３内の空気は熱的に孤立しているため、伝熱内
管３内の被加熱空気の温度変化を許容できる程度に小さ
く押さえられる。その結果、高い伝熱性能が得られる。
なお、伝熱管の上端側には図示しない被加熱空気の導入
手段と被加熱空気の取出手段とが設けられており、回収
された熱エネルギーの有効利用を図るようになってい
る。
て説明する。伝熱管４は、焼却炉の高温、高腐食性ガス
流（矢印Ｂ）内に鉛直方向に配置されるため、被加熱空
気２１は、伝熱外管１の空隙２へ導入され、伝熱外管１
の空隙２を下降した後、伝熱内管３の先端開口３ａを経
て伝熱内管３内を上昇し（矢印Ａ）、その間に、耐火性
保護管５及び伝熱外管１の管壁を介して外部の高温ガス
流により加熱される。この際、空隙２を通過する被加熱
空気のみが高温ガスにより加熱され、断熱構造の伝熱内
管３内を流れる被加熱空気は加熱されない。すなわち、
伝熱内管３内の空気は熱的に孤立しているため、伝熱内
管３内の被加熱空気の温度変化を許容できる程度に小さ
く押さえられる。その結果、高い伝熱性能が得られる。
なお、伝熱管の上端側には図示しない被加熱空気の導入
手段と被加熱空気の取出手段とが設けられており、回収
された熱エネルギーの有効利用を図るようになってい
る。
【００２５】本実施の形態の伝熱管内の空気温度解析結
果を図３及び図４に示す。図３は比較例を示し、伝熱内
管が断熱構造ではない通常のカーボンスチールによる金
属性伝熱内管である場合の解析結果を示す。この場合
は、伝熱管先端部で被加熱空気の温度が最高温度に達
し、伝熱内管を折り返して流れたのち、基端部（取り出
し出口部）で大きく温度低下する様相を示している。一
方、図４に示す伝熱内管が断熱構造である場合は、伝熱
内管内の被加熱空気の温度分布が図示のように、伝熱管
先端部から基端部の間で温度低下が少ない。この図３及
び図４の両者の比較より、伝熱内管を断熱構造にする
と、伝熱内管内における被加熱空気の温度変動を許容で
きる程度に小さく押さえることが可能なことがわかる。
果を図３及び図４に示す。図３は比較例を示し、伝熱内
管が断熱構造ではない通常のカーボンスチールによる金
属性伝熱内管である場合の解析結果を示す。この場合
は、伝熱管先端部で被加熱空気の温度が最高温度に達
し、伝熱内管を折り返して流れたのち、基端部（取り出
し出口部）で大きく温度低下する様相を示している。一
方、図４に示す伝熱内管が断熱構造である場合は、伝熱
内管内の被加熱空気の温度分布が図示のように、伝熱管
先端部から基端部の間で温度低下が少ない。この図３及
び図４の両者の比較より、伝熱内管を断熱構造にする
と、伝熱内管内における被加熱空気の温度変動を許容で
きる程度に小さく押さえることが可能なことがわかる。
【００２６】図５は、本発明に係る高温空気加熱器を用
いた廃棄物処理装置の一実施の形態を示す系統図であ
る。本実施の形態の廃棄物処理装置において、都市ごみ
等の廃棄物ａは、例えば二軸剪断式等の破砕機で、１５
０ｍｍ角以下に破砕され、コンベア等により投入部５０
内に投入される。投入部５０に投入された廃棄物ａはス
クリューフィーダ５１を経て熱分解反応器５２内に供給
される。熱分解反応器５２のドラム本体部分は回転す
る。廃棄物ａは熱分解反応器５２内で、燃焼炉、例えば
熱分解残留物等を燃焼させ溶融させる燃焼溶融炉５３の
後流側に配置された熱交換器である高温空気加熱器５４
により加熱され加熱空気ラインＬ1を介して供給される
加熱空気ｇ（熱媒体）により３００〜６００℃に、通常
は４５０℃程度に加熱される。
いた廃棄物処理装置の一実施の形態を示す系統図であ
る。本実施の形態の廃棄物処理装置において、都市ごみ
等の廃棄物ａは、例えば二軸剪断式等の破砕機で、１５
０ｍｍ角以下に破砕され、コンベア等により投入部５０
内に投入される。投入部５０に投入された廃棄物ａはス
クリューフィーダ５１を経て熱分解反応器５２内に供給
される。熱分解反応器５２のドラム本体部分は回転す
る。廃棄物ａは熱分解反応器５２内で、燃焼炉、例えば
熱分解残留物等を燃焼させ溶融させる燃焼溶融炉５３の
後流側に配置された熱交換器である高温空気加熱器５４
により加熱され加熱空気ラインＬ1を介して供給される
加熱空気ｇ（熱媒体）により３００〜６００℃に、通常
は４５０℃程度に加熱される。
【００２７】更に、加熱空気ｇにより加熱された廃棄物
ａは、熱分解して熱分解ガスＧ1と、主として不揮発性
成分からなる熱分解残留物ｂとになり、排出装置５５に
送られて分離される。排出装置５５で分離された熱分解
ガスＧ1は、排出装置５５の上部から熱分解ガスライン
Ｌ2を経て燃焼溶融炉５３のバーナ５６に供給される。
排出装置５５から排出された熱分解残留物ｂは、４５０
℃程度の比較的高温であるため、冷却装置５７により８
０℃程度に冷却され、例えば磁選式、うず電流式、遠心
式又は風力選別式等の公知の単独又は組み合わされた分
離装置５８に供給され、ここで細粒の燃焼性成分ｃ（灰
分を含む）と粗粒の不燃焼性成分ｄとに分離され、不燃
焼性成分ｄはコンテナ５９に回収され再利用される。
ａは、熱分解して熱分解ガスＧ1と、主として不揮発性
成分からなる熱分解残留物ｂとになり、排出装置５５に
送られて分離される。排出装置５５で分離された熱分解
ガスＧ1は、排出装置５５の上部から熱分解ガスライン
Ｌ2を経て燃焼溶融炉５３のバーナ５６に供給される。
排出装置５５から排出された熱分解残留物ｂは、４５０
℃程度の比較的高温であるため、冷却装置５７により８
０℃程度に冷却され、例えば磁選式、うず電流式、遠心
式又は風力選別式等の公知の単独又は組み合わされた分
離装置５８に供給され、ここで細粒の燃焼性成分ｃ（灰
分を含む）と粗粒の不燃焼性成分ｄとに分離され、不燃
焼性成分ｄはコンテナ５９に回収され再利用される。
【００２８】更に、燃焼性成分ｃは、粉砕機６０によ
り、例えば１ｍｍ以下に微粉砕され、燃焼性成分ライン
Ｌ3を経て燃焼溶融炉５３のバーナ５６に供給され、熱
分解ガスラインＬ2から供給された熱分解ガスＧ1と送風
機６１により燃焼用空気ラインＬ4から供給された燃焼
用空気ｅと共に１,３００℃程度の高温域で燃焼され、
このとき発生した灰分はその燃焼熱により溶融スラグｆ
となって、この燃焼溶融炉５３の内壁に付着し、更に、
内壁を流下し底部排出口６２から水槽６３に落下し冷却
固化される。
り、例えば１ｍｍ以下に微粉砕され、燃焼性成分ライン
Ｌ3を経て燃焼溶融炉５３のバーナ５６に供給され、熱
分解ガスラインＬ2から供給された熱分解ガスＧ1と送風
機６１により燃焼用空気ラインＬ4から供給された燃焼
用空気ｅと共に１,３００℃程度の高温域で燃焼され、
このとき発生した灰分はその燃焼熱により溶融スラグｆ
となって、この燃焼溶融炉５３の内壁に付着し、更に、
内壁を流下し底部排出口６２から水槽６３に落下し冷却
固化される。
【００２９】燃焼溶融炉５３で生じた高温排ガスＧ
2は、図１及び図２に示した上記本発明に係る高温空気
加熱器５４を経て煙道ガスラインＬ5を介して廃熱ボイ
ラ６４で熱回収され、集塵器６５で除塵され、更に排ガ
ス浄化装置６６で有害成分が除去された後、低温のクリ
ーンな排ガスＧ3となって誘引送風機６７を介して煙突
６８から大気へ放出される。廃熱ボイラ６４で生成した
蒸気は、蒸気タービンを有する発電機６９で発電に利用
される。クリーンな排ガスＧ3の一部はファン７０を介
して冷却ガスラインＬ6により冷却装置５７に供給され
る。
2は、図１及び図２に示した上記本発明に係る高温空気
加熱器５４を経て煙道ガスラインＬ5を介して廃熱ボイ
ラ６４で熱回収され、集塵器６５で除塵され、更に排ガ
ス浄化装置６６で有害成分が除去された後、低温のクリ
ーンな排ガスＧ3となって誘引送風機６７を介して煙突
６８から大気へ放出される。廃熱ボイラ６４で生成した
蒸気は、蒸気タービンを有する発電機６９で発電に利用
される。クリーンな排ガスＧ3の一部はファン７０を介
して冷却ガスラインＬ6により冷却装置５７に供給され
る。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、伝熱内管を断熱構造に
したため、伝熱内管内の空気温度の変動を許容する程度
に小さく押さえることができ、伝熱性能を向上すること
ができる。
したため、伝熱内管内の空気温度の変動を許容する程度
に小さく押さえることができ、伝熱性能を向上すること
ができる。
【図１】本発明の一実施の形態を示す要部縦断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す要部縦断面図で
ある。
ある。
【図３】従来の伝熱管内の空気温度解析結果を示すグラ
フである。
フである。
【図４】本発明に係る伝熱管内の空気温度解析結果を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】本発明に係る高温空気加熱器を用いた廃棄物処
理装置の一実施の形態を示す系統図である。
理装置の一実施の形態を示す系統図である。
１ 伝熱外管 ２ 空隙 ３ 伝熱内管 ４ 伝熱管 ５ 耐火性保護管 ５ａ 耐火性保護キャップ ６ 隙間 １０ 高温空気加熱器 ２０ 高温ガス ２１ 被加熱空気
Claims (8)
- 【請求項１】 高温ガスの雰囲気中に設けられ、耐火性
保護材で被覆した伝熱管を介して前記高温ガスと熱交換
し、被加熱空気を加熱する高温空気加熱器において、 前記伝熱管を、金属製伝熱外管と該金属製伝熱外管内に
一端にて連通し且つ互いの間に空隙を有して挿着された
伝熱内管とにより形成し、該伝熱内管を金属より熱伝導
率の低い断熱構造に形成し、前記被加熱空気は前記金属
製伝熱外管と断熱構造より成る前記伝熱内管との間の空
隙を流通しつつ該伝熱外管の外壁を介して前記高温ガス
の熱を回収して加熱されるようにしたことを特徴とする
高温空気加熱器。 - 【請求項２】 請求項１において、前記伝熱内管は、金
属以外の熱伝導率の低い断熱材で形成して断熱構造とし
たことを特徴とする高温空気加熱器。 - 【請求項３】 請求項１において、前記伝熱内管は、そ
の断面が金属で断熱材を挟んだ構造にして断熱構造とし
たことを特徴とする高温空気加熱器。 - 【請求項４】 請求項１において、前記伝熱内管は、金
属製で且つ内部を真空にした二重管とすることにより断
熱構造としたことを特徴とする高温空気加熱器。 - 【請求項５】 請求項２又は３において、断熱材はセラ
ミックスであることを特徴とする高温空気加熱器。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、前記
金属製伝熱外管と前記耐火性保護材との間に間隙を設け
たことを特徴とする高温空気加熱器。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかにおいて、前記
伝熱内管と金属製伝熱外管との間の空隙を流れる被加熱
空気は、その流れ方向が前記高温ガスの流れ方向と反対
に形成したことを特徴とする高温空気加熱器。 - 【請求項８】 廃棄物を熱分解し、熱分解ガスと主とし
て不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成する熱分
解反応器と、該熱分解反応器で生成された熱分解ガスと
熱分解残留物とを分離して排出する排出装置と、該排出
装置から排出された前記熱分解残留物を燃焼性成分と不
燃焼性成分とに分離する分離装置と、前記熱分解ガス及
び前記燃焼性成分を移送し燃焼させる燃焼溶融炉と、燃
焼溶融炉で生じた高温排ガスの熱を空気に吸収させて回
収する高温空気加熱器とを備えた廃棄物処理装置におい
て、前記高温空気加熱器は請求項１〜７のいずれかに記
載のものであることを特徴とする廃棄物処理装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8214659A JPH1054529A (ja) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | 高温空気加熱器 |
| TW086103927A TW330236B (en) | 1996-03-29 | 1997-03-27 | High temperature air heating device and waste material processing apparatus |
| KR1020057004102A KR100543903B1 (ko) | 1996-03-29 | 1997-03-31 | 열교환기의 통로벽 및 그 제조방법 |
| EP97914568A EP0890812A4 (en) | 1996-03-29 | 1997-03-31 | HIGH TEMPERATURE AIR HEATER AND DEVICE FOR TREATING WASTE PRODUCTS |
| US09/142,432 US20020005152A1 (en) | 1996-03-29 | 1997-03-31 | High temperature air heater and waste treatment equipment |
| CN97193523A CN1215468A (zh) | 1996-03-29 | 1997-03-31 | 加热高温气流的装置和处理废物的设备 |
| PCT/JP1997/001098 WO1997037185A1 (fr) | 1996-03-29 | 1997-03-31 | Unite de chauffage de l'air a haute temperature et installations de traitement des dechets |
| US09/985,779 US6675880B2 (en) | 1996-03-29 | 2001-11-06 | Air heater for recovering a heat of exhaust gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8214659A JPH1054529A (ja) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | 高温空気加熱器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1054529A true JPH1054529A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16659440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8214659A Pending JPH1054529A (ja) | 1996-03-29 | 1996-08-14 | 高温空気加熱器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1054529A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014139504A (ja) * | 2013-01-14 | 2014-07-31 | Martin Gmbh Fuer Umwelt & Energietechnik | 熱交換パイプを保護する方法及び装置、並びにセラミック構成部材 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH027477U (ja) * | 1988-06-30 | 1990-01-18 | ||
| JPH06117698A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-28 | Nippon Chem Plant Consultant:Kk | 気体加熱装置 |
| JPH0755121A (ja) * | 1993-08-09 | 1995-03-03 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 廃棄物処理方法及び装置 |
| JPH07293718A (ja) * | 1994-04-24 | 1995-11-10 | Sanei Suisen Seisakusho:Kk | 付属接続管付バルブ |
| JPH0894051A (ja) * | 1994-07-25 | 1996-04-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 耐高温腐食用空気加熱器 |
-
1996
- 1996-08-14 JP JP8214659A patent/JPH1054529A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH027477U (ja) * | 1988-06-30 | 1990-01-18 | ||
| JPH06117698A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-28 | Nippon Chem Plant Consultant:Kk | 気体加熱装置 |
| JPH0755121A (ja) * | 1993-08-09 | 1995-03-03 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 廃棄物処理方法及び装置 |
| JPH07293718A (ja) * | 1994-04-24 | 1995-11-10 | Sanei Suisen Seisakusho:Kk | 付属接続管付バルブ |
| JPH0894051A (ja) * | 1994-07-25 | 1996-04-12 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 耐高温腐食用空気加熱器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014139504A (ja) * | 2013-01-14 | 2014-07-31 | Martin Gmbh Fuer Umwelt & Energietechnik | 熱交換パイプを保護する方法及び装置、並びにセラミック構成部材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051115 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060116 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060411 |