JPS58138989A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気発生装置の蒸気及び水側に連結する伝熱
管内部に蒸気及び水を熱媒体として封入すると共に、高
温排熱源の有するエネルギを低温熱源に有効に利用可能
ならしめた熱交換装置に関するものである。

従来、下記のような各種の熱交換装置が公知である。

（１）再生回転式空気予熱器（ユングストローム式熱交
換器）（第１．２図参照）回転軸（Ｏｌ）に放射状に伸
びる分割板（０２）が複数個取付けられ、分割板（０２
）と円絢方向のロータ本体（０３）によって扇状の力０
熱至（０４）が複数個形成されている。扇状の加熱ｍ（
０４）内には、エレメント、例えば表面種が増すように
波形状に形成された金属プレート等（図示せず）が配置
されている。

＾温の瀞ガスは、併ガスダクトを通って排ガス入口（０
５）から加熱％（０４）内に入り、エレメントを加熱し
て、排ガス出口（０６）から出る。

加熱されたエレメントの加熱Ｍ（０４）は、回転軸（Ｏ
ｌ）の回転により、窒気匝通側に位置する。

空気は、空気入口（０７）を通って、加熱’４　（０４
）内に入り、ここで加熱されたエレメントとの熱交換が
行なわれ、空気は加熱され、加熱媒体は冷却され、加熱
された空気は空気出口（０８）から出てゆ（。冷却され
たエレメントは回転ｍ（０１）の回転により排ガス流通
側へ位置される。

上記の再生回転式空気予熱器は下記のような欠点を有す
る。

（８）回転式であるため、シールが先金には行なわれな
い。このため、空気副成損失が起り、ボイラ効率の低下
、補機動力の増加をまねく。

ｔＢｌ　　漏洩冷空気により排ガスが過冷却され、エレ
メント、シールプレート（図示省略）が、排ガス中のＳ
Ｏａ、８０２成分により鎖酸腐食を起す。

Ｉｃ１　　回転軸も烏温になるので回転軸の軸受部等に
潤滑油、冷却水が必要であり、又、ロータ本体を回転さ
せるための動力（電源設４ｔＷ）も必要さなり、操作、
保守が複雑である。

（２）蒸気式空気予熱器（第３図参照）空気ダク）　（
０１１）中に伝熱管（０１２）が配置されている。伝熱
管（０１２）は空気ダク）　（０１１）外でヘッダ（０
１３）　（０１４）　Ｋ連結され、ヘッダ（０１３）に
は、蒸気管（０１５）が連結し、ヘッダ（０１４）には
ドレン排出管（０１６）が設けられている。

上記空気予熱器においては、ボイラで発生した蒸気を熱
媒体として用（・ており、蒸気がむだに利用され、又、
排ガスの熱回収のためには、別装置が必要となる。

（３）チューブ式空気予熱器（第４図参照）空気ダク）
　（０２１）闇に筒温排ガスが流通するチューブ（０２
２）が配置されたものであり排ガスと空気との熱交候率
が悲（、大規模な投信が必要である。

（４）　　ヒートパイプ式空気予熱器（第５図参照）上
部に空気ダク）　（０３１）と下部に排ガスダク）　（
０３２）とが隣接して設けられ、周ダクト（０３す、（
０３２）内にヒートパイプ゛（０３３）が複数１固ｉ己
置されたものであり、ヒートパイプ（０３３）内には、
水、フロン等の低沸点媒体が封入されている。

排ガ々ダク）　（０３２）内で排ゲスとの熱交換により
ヒートパイプ（０３３，）内の低沸点媒体が力１熱され
気体となってヒートパイプ（０３３）内を上昇し、排ガ
スは冷却されて流通する。加熱された低沸点媒体は空気
ダク）　（０３１）内で、空気との熱交換により冷却さ
れ液体となって流−下し、空気は７１′１熱されて流通
する。なおヒートパイプ（０３３）−＼１ 内では、熱媒体が対匪する。　　　　　　　　　　　１
上記空気予熱器ではヒートパイプ（０３３）円に熱媒体
を充填するための充填装置が必要であり、熱媒体の充填
量は、一定であり、設計条件の変化、負荷変化の応答に
応じて変化させることは田畑であり、熱交換の応答が遅
く、又、熱媒体が漏洩する恐れがあり、漏洩した場合、
これを補充することができないため、ボイラ用の熱交換
器に・は利用され又いない。

本発明は上記の谷袖熱交侠装置の欠点を解消し、ボイラ
効率を向上すること可能で、コンパクトな熱交換装置を
提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、蒸気発生装置の
蒸気及び水側に連絡する伝熱器内部に、蒸気及び水を熱
媒体として封入すると共に、高温排熱源の有するエネル
ギを低温熱源に有効に利用可能ならしめた熱交換装置を
構成するものであり、具体的には、ボイラ排ガスを利用
する空気予熱器において、熱交換エレメントチューブ内
部にボイラの発生する蒸気及びかん水を封入すると共に
、尚温排熱源を有するエネルギを低温熱源に利用するも
のであり、更に各熱交換エレメントチューブ内の圧力及
び水位をそれぞれ調整して蝦適の熱交換をうるようにす
るものである。

本発明は、ボイラ空気予熱器に応用できるのみならす、
脱硝装置用ガスヒータ、熱加熱器、燃料加熱器、その細
論エネルギ排ガスオリ用熱交換装置に広（適用できる。

本発明の実施例を図面嫁基づいて説明する。

図１ＩＩｉにおいて、第６図及び第７図は本発明を有す
るボイラの１例を示すもので、強圧逍）紙機（１）を出
た空気は、出口ダクト（２）を通り、本発明の空気予熱
器に導入される。空気予熱器は、空気側ケーシング（３
１及ガス側ケーシング（３’）　　及、ケーシング仕切
板（４」で外囲を構成し、内部に熱交換エレメントチュ
ーブ群（５）を有し之等のチューブは前記エア側とガス
側を貫通して配置され、上部及下部はそれぞれ上部ヘッ
ダ（６）及、下部ヘッダ（７）Ｋ接続されている。

又、上部ヘッダ（６）には蒸気軸圧力調整弁（８）、突
気抜弁（８）、安全弁ｕＱｌ及水位計元弁四がＨ１１Ｎ
ｆされ、下部ヘッダ（力には水側水位―整弁ｌ、ｌυ及
水位計元弁四が装備され、これに接続して、水位討及発
信器叫圧力計及発信器αΦ同元弁α４、水位計ドレン弁
（ト）が設けられている。

第８図においてエレメントチューブ（５）は外部にフィ
ンを有し、内部はライフル状の凸起を有しそれぞれ伝熱
面積の増加と蒸気発生及凝縮の・効率化を計ったもので
ある。

第７図に示す如（低温空気は空気側ケーシング（３）と
仕切板＋４Ｊの間を、両温のガスはガス側ケーシング（
３′）と仕切板（４）の間を夫々相互に対向して流れ、
ケーシング（３）、（３′）は仕切板（４）で完全にシ
ールされ相互にガス又は空気の漏洩はない。

空気予熱器に導入された空気はエレメントチューブ（５
）により加、熱昇温し高温空気となって出る。

空気予熱器を出た高温空気は、出口ダクトαηを経て、
バーナ風箱（ト）より、バーナ囲内部に導入され燃料と
混合し、火炉翰内にて燃焼を行なう。

火炉（７）内で発生した尚扇ガスは過熱器Ｑυ、ボＡう
水管翰を通り回出ロダクト嗅より空気予熱器に導入され
る。

こ−で、エレメントチューブ（５）に熱を与え低温ガス
となって、同高ロダクト（財）より、煙突四に到り排出
される。

一方給水入口管に）より導入された給水は蒸気ドラム（
ロ）内に導入されかん水となってボイラ水管（４）木ド
ラム（２７′）、火炉−チューブ内を循環し、蒸気ドラ
ム（ロ）内で蒸気と水に分離される。

ドラム内で発生した蒸気は過熱器ｑ１）を経て高温とな
り、主蒸気管（至）より図示しないタービンへ導かれる
。

又、蒸気ドラム−より、補助蒸気止弁四を経て取出され
る飽和蒸気は、予熱器封入蒸気連絡管−より、圧力調節
弁（８）を経て、上部ヘッダー（６）内に導入される。

熱交換エレメント及ヘッダ内部の空気を排出するために
、空気抜弁（９）が上部ヘッダー（６）に設けられてい
る。一方、水ドラム（２７’　）に接続してかん水氷１
張り用元弁６υが設けられ、水ｌ張、り管に）及び水ｌ
張り弁−を通し谷エレメントチューフ　　　・（５）内
にかん水を尋人せしめると共に、水位調蟹升回及水位計
及元１百器μ４により合エレメントナユーブ（５１内の
飽和水４位を検出し調賢する争が出来る。

又、過剰ドレンは、ドレン管■より、ドレンタ／り（至
）に排出される。

上記の装置に於ける作動は次の如（行なう。

ゲイ２起動時は給水ラインに）より蒸気ドラム（ロ）内
に給水が行われ、所定のドラム水位を維・持せしめる。

この際、本装置に関する空気予熱器内にも水ドラム（２
７’　）よりかん氷水ｌ彊り用元弁０υを開け、水ン張
り管に）、水ｌ張り弁に）を通じそれぞれのエレメント
チューブ（５）内にかん水を導入せしめる。この際、空
気抜弁（９）は全開とする。かん水導入後、弁曽は閉と
し、水位−ｈ　＊　ｔ、Ｉｌｌを開け、略中矢部に水位
な飯（と四時に蒸気ドラム（ロ）に設置の補助蒸気元弁
−及び圧力調整弁（８）を開ける。

この機な状況下で、強圧送風機（１）を起動し、火炉（
ホ）内パーヂ運転後、バーナ四を点火昇圧する、昇圧中
はエレメントチューブ（５１内の水位に留意し、基準面
より下る際は水繰り弁に）を開は補充し、上昇分は水位
調整弁はりよりブローする、ヘッダ（６）、空気抜弁（
９）より蒸気が発生し始めると、空気抜弁（９）は全閉
とする。

蒸気ドラム＠昇圧に伴ない、谷エレメントチューブ（５
）内圧力も上昇し、予め設定した圧力になると安全弁Ｑ
ｌｌｌが作動する。この様な状態で、谷エレメントチュ
ーブ（５１内の現定圧力及水位を維持し、ボイラ昇圧を
行ない負荷を上昇せしめる。

ボイラが規定負荷に到達后は、圧力調望弁（８）、水位
ｍＶ弁αη共全開とし、器内の蒸気及かん水を封入状態
下に置き、これをチューブ内媒体とし、ガス側とを気佃
の１熱交侠を行わしめる。

エレメントチューブ内媒体は尚源側のガス部で蒸発し、
低温側の水都でａｌｉし、この間の熱の移動は急激に行
われる。

一方空気及ガス側についてはフィン等を溶接し伝熱交果
を向上せしめているので、配置上コンパクトな設置で良
い。

又、負荷変動時器内圧調斃の心安ある場合、若（は内部
妹体が減少する嫌な場合でも、圧力調並弁（８）、水１
張り弁ｇ４等を開け、直ちに対応する事が可能であり、
容性負荷に応じ効率良（運転出来る。

上述の如（、本発明の熱交換装置はプラントの保有する
エネルギ媒体をエレメントチューブ内の媒体に利用し、
省エネ上効果的にプラント排ガスの有する扁温熱源を低
温熱源に回収利用するもので、特別の媒体封入装置を必
賢とする事なく、自己の有する流体をプラント運転と併
行して・利用できるものである。

実施例では、ボイラ設備に就て述べたが、本装置は他の
排′熱回収プラントにも有効に適用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の再生回転式空気予熱器の一部縦断面図
、第２図は、第１図の再生回転式空気予熱器の側面図、
第３図は、従来の蒸気式空気予熱器の一部概略図、第４
図は、従来のチューブ式空気予熱器の一部概略図、第５
図は、従来のヒートパイプ式空気予熱器の一部概略図、
第６図は、本発明の熱交換装置を有するボイラの一例を
示す全体図、第７図は、本発明の熱交換エレメントの配
置を示す詳細図、第８図は熱交換エレメントチューブの
一部断面図である。 ｌ・・強圧通風機、２・・蝕圧出ロダクト、３・・空気
予熱器空気側ケーシング、３′−・空気予熱器ガス側ケ
ーシング、４・・ケーシング仕切板、５・・熱交換エレ
メントチューブ、６・・上部ヘッダ、７・・下部ヘッダ
、８・・蒸気側圧力調整弁、９・・空気抜弁、ｌＯ・・
安全弁、１１・・水側水位調搬弁、１２・・水位計元弁
、１３°。 水位計及発信器、１４・・圧力計及発信器、１５・・圧
力計元弁、１６・・水位計ドレン弁、１７・・を気予熱
器出ロダクト、１８・・ノ（−す風箱、１９・・バーナ
、２０・・火炉、２１・・過熱器、２２・・ボイラ水・
釘、２３・・ボイラ出口ガスダクト、２４・・空気予熱
器出口ガスダクト、２５・・煙突、２６・・給水入口管
、２７・・蒸気ドラム、２７′・曇水ドラム、２８・・
主蒸気管、２９・・補助蒸気止弁、２９′・・バックア
ップ蒸気止弁、・３０・・予熱器封入蒸気、ｓ［ｔ、３
１・・かχ水氷識り用元弁、３２・・かん氷水ｌ張り宙
、３３・・かん氷水ｚ張り升、３４・・ドレン営、３５
・・ドレンタンク。 第１図 第３図 ｈＩＡ？閃 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気発生装置の蒸気及び水側に連絡する伝熱管内部に、
   蒸気及び水を熱媒体として封入すると共に、高温排熱源
   の有するエネルギを低温熱源に有効に利用し、前記伝熱
   管内の圧力及び水位をそれぞれ調整するようにした熱交
   換装置。