JPS5926846B2 - 流体間接加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、流体（液体またはガスであってよい）が放
射加熱区分内の管を通過させられて加熱されるようにな
っている管形流体加熱器の改良に関するものである。

成るタイプの加熱器においては管は空になっているが、
また別のタイプの加熱器においては管は触媒またはその
他個々の微粒子から成る材料を含んでいる。

どのような操作を行うかによって流体の性質を変えても
よいし、或いは変えなくともよい。

すなわら、この加熱器は化学変化を行うのに用いてもよ
いし、或いは液体を蒸発させるため、または単に液体ま
たはガスの温度を上げるために用いてもよい。

そのような加熱器の１形態は第１図に全体的に示されて
いるそれであるが、この加熱器においては管は加熱器の
内部に１列または多列に立て方向に配置されており、ま
た放射室は横断面が概ね方形または長方形になっている
。

放射熱は１個また１個以上のバーナによって供給される
が、これらのバーナは室の床かまたは側壁内或いはその
両者内に設けられており、耐火材で形成されている周囲
または隣接の壁または床部分の上へ火えんを放射して管
を直接または間接に加熱するのに利用される。

間接に加熱するのに利用される場合には、前記壁または
床から反射される熱は、次いで管とその管内を流れる流
体へ伝達される。

成る場合の操作、特に熱分解または蒸気改質の場合には
、放射加野区分の全部分を通して熱分配ができるだけ一
定であることが非常に重要である。

このことはこれらの操作において大切であることがわか
った、なぜならばこのようにして管の金属の温度が管の
表面に沿うすべての点で概ね一定に保たれるからであり
、かつ好ましい実施例においては管の金属は入口端部か
らそれの出口端部まで本質的にそれの最大許容温度に維
持される。

このタイプの操作の結果、管を通して流れる流体へ最適
に熱を伝達することができ、かつ熱分解または蒸気改質
の場合には最適の収量と変換とが得られることがわかっ
た。

水平方向に片寄っている対流区分と立て筒とを有するこ
のタイプの装置が利用された場合、バーナから上昇する
燃焼ガスすなわら煙道ガスが放射室の上部の対流区分に
向い吹き払われ、管、特に対流区分から離れた角にある
管の上方部分をやや不均等に加熱するようになる傾向の
あることがわかった。

その上、対流区分の方へ流れる煙道ガスの流れが、対流
区分から離れた角で煙道ガスのうず春泥になって、その
区分における管に対する不均等な加熱効果を増大させる
。

したがって、この発明の利点はこのような加熱器の放射
区分における熱伝達の均等性を改善するための装置を提
供することである。

この発明のもう１つの利点は、このような加熱器におけ
る放射区分から対流区分への煙道ガスすなわち燃焼ガス
の流れを制御するための装置を提供することである。

この発明はまた、放射区分における不均等な煙道ガス流
から側壁に沿ってうず春泥が起きるのを減少させまたは
排除するための装置を提供する。

したがって本発明は、放射室と、上記放射室の上部に連
結していて上記放射室から横方向に片寄っている対流室
と、燃焼ガスを通すために上記対流室に連結された立て
筒と、上記放射室は、この放射室を通して、加熱される
べき流体を通過させるための少くとも１列の垂直管を収
容していることと、よりなる流体間接加熱装置において
、上記放射室の上部に位置して上記管の各列に平行して
配置されかつ上記放射室をほぼ横切って延びている１つ
以上の水平配置の細長いダクトと、上記ダクトは、上記
放射室から燃焼ガスを容れるために、上記ダクトの壁に
多数の開口を有しかつ上記ダクトは、膨張しるによって
連結された多数の区分よりなることと、上記開口の寸法
は、上記ダクトを通る上記燃焼ガスの流れ方向において
減少し、かつ各ダクト区分は、上記ダクトを通る上記燃
焼ガスの流れ方向において断面積が増加し、上記対流室
への上記燃焼ガスの送達を助長するようになっているこ
と、上記管列が多い場合には、上記列の各々は他の各列
に平行し、各管列の間に１つのダクトがあり、更に各最
初の列と各最終列と上記放射室の隣接壁との間に１つの
ダクトがあること、とよりなることを特徴とする流体間
接加熱装置である。

本発明によれば、燃焼ガスを放射熱提供装置から引き出
し、次にダクト中に容れ、燃焼ガスの混合、再循環およ
び交差流（ｃｒｏｓｓ−ｆｌｏｗ）かなく、放射室内の
燃焼ガスの分布を制御することができる。

すなわちバーナからの燃焼ガスの均一流れを確保するこ
とができる。

この発明は以下の説明と図面から一層明らかに確認する
ことができる。

第１図および第２図は、概ね長方形の横断面と、立て方
向に配列された数列の管を有する１タイプの加熱器に用
いられたこの発明を示している。

この加熱器は、側壁３と４、端壁１０と１１、屋根５お
よび床２によって形成された放射室１を有している。

これらの図に示すように、放射室１は概ね長方形の横断
面と概ね長方形の水平断面を有している。

しかし、水平断面と横断面の何れか或いは両者とも概ね
正方形断面であってもよく、その上、長方形の水平断面
は、端壁１０と１１より長いように示されている側壁３
と４がこれらの端壁より短くてもよいので逆にすること
もできる。

放射室１は概ね水平の通路１７によって対流室１２に連
結されているが、この対流室１２は放射室１から横方向
に片寄っており、その中には多数の対流管１３力楯己置
されていてよい。

対流室１２は全体的に１４で示されている燃焼ガス排気
用の立て筒に連結されている。

放射室の内部には１列またはそれ以上の列の管７八など
が配置されているが、この実施例においてはこれらの管
列は立て方向に配置されるように示しである。

加熱される流体はマニホルド６を通して管の中に通され
、出口マニホルド１６を通して管の上端例から吸出され
る。

または、流体はマニホルド１６を通して管の上端部の中
へ導入し、マニホルド６を通して吸出することもできる
。

放射室の床２および（または）側壁３と４内には１つま
たはそれ以上のバーナがあって管および（または）室の
壁を加熱するようになっており、またこれらのバーナは
燃焼ガスすなわち煙道カスを発生させるが、このガスは
対流室１２と立て筒１４を通して排出される。

好ましい１実施例においては、第１図と第２図に示され
た加熱器は、バーナが床にだけしかなくて、流体は管の
下端部から管に入り、管の中を上方へ流れるようになっ
ている蒸気改質加熱器である。

放射室１の上部には水平方向に配置された１つまたはそ
れ以上の細長ダクト８Ａなどがあり、これらのダクトは
放射室を通して煙道ガスを分布する場合と、対流室およ
び立て筒を通して煙道ガスを排出する場合の制御に役立
つ。

第１図に示すように、ダクトはほぼ完全に放射室を横切
って延設されているので、煙道ガスはそれらのダクトを
通して対流室の中へ運ばれる。

以下更にくわしく説明するように、これらのダクトは煙
道ガスをダクトの中へ容れ、次いで煙道ガスをタクトか
ら対流室１２の底部へ直接排出するための装置を内包し
ている。

放射区分の中に多数の管列がある場合には、各２列の管
の間に１本のダクトがあり、その上釜最初および最後の
管列と放射室の隣接壁１０および１１との間にも１本の
ダクトがある。

図示しであるように、好ましい実施例においては、ダク
トはその一端から他端へと直径が増大するように構成さ
れていて膨張しるにより連結された多数の区分よりなり
、各ダクト区分は、ダクトを通る燃焼ガスの流れ方向に
おいて断面積が増加している。

このような構造においては、最小直径の区分は、対流区
分の中へのダクトの排出口からダクトの反対端部にある
。

ダクトは、インコロイインコネルのような高合金鋼、ま
たは放射室の内部に存在し得るような約９８２ないし１
２０４°Ｃ（１８００ないし２２０００Ｆ）の温度に耐
え得る他の適当な合金層から製作される。

ダクトは高合金鋼板から製作され、かつ標準的な板金曲
げ作業で製作するのが最も便宜である。

第３図に示すように、好ましい実施例においては、ダク
１〜は板金から製作され、はぼ半円形に曲げられる。

しかし、半円形を作るのに機械がない場合には、板金を
多数箇所で曲げて、第４図に示すような多角形横断面を
有するダクトを形成してもよい。

他の適当な横断面は三角形（第５図）および正方形また
は長方形（第６図）である。

第７図および第８図に示すように、ダクトには開口があ
ってダクトの内部に煙道ガスを容れるようになっている
。

第７図に示すように、好ましい実施例においては、これ
らの開口は膨張しろ９３などそれ自体であり、これらの
開口を通して煙道ガスがダクトの中へ容れられる。

また、第８図に示すように、ダクトのホゾ−には開口１
５があって、これらの開口を通して煙道ガスを導入でき
煙道ガスは膨張しろと前記のような開口の両者を通して
容れる。

好ましい実施例においては、開口はその寸法および（ま
たは）数が、対流室から最も遠い端部から対流室の中へ
の排出端部へ行くにしたがって減少している。

斯くして、第７図においては、膨張しろ９ａ−９ｅの巾
は排出端部に近づくにしたがいダクトに沿って減少して
いる。

同様に、第８図においては、開口１５の数および（また
は）寸法はダクトの排出端部に向って減少している。

このような構造により、燃焼ガスはダクトの長さに沿う
すべての点でダクトに入るように誘導され、立て筒から
の吸引による影響が非常に縮減される。

第９図および第１０図は、ダクトを膨張できるように屋
根５から適宜に取りつけるための一方法を示している。

ダクトはボルト２０を用いて取りつけられるが、ボルト
２０にはばね２２が取りつけてあり、このボルトは、曲
折されていてボルト締めの目的のためのフランジの役目
をしているダクトの一部分に締めつけられている。

ばね２２は張力によりダクトをその場に保持している。

ボルトに対する膨張の影響はばねについてもまたあるが
、しかし充分な張力がまだ維持されている。

ポジショナ２４を屋根５に取りつけて、屋根の耐火材か
らダクトを離して位置させ易くする。

ダクトは、膨張できるように壁かられずかに離して位置
させてもよいが、それらの排出端例の逆の端部で放射室
の壁４に対しじかに位置させる方がよい。

排出端部は、ダクトの排出開口の下方のスペースの排出
開口の間に設けられた煉瓦工事により、水平通路１７の
中へわずかに出ているのが好ましい。

しかし、ダクトはそれらの機能に伺ら影響することなし
に水平通路１７のわずかに手前で終っていてもよい。

この発明を利用することにより、放射室の床および（ま
たは）壁内のバーナから上昇する煙道ガスは、膨張しろ
および開口を通しダクトの中へまっすぐに上方へ吸引さ
れ、次いで対流室の中へ水平に排出される。

このように、煙道ガスは、対流室および立て筒から吸引
作用で斜めに吹き払われるのではなくて、確実にまっす
ぐ上方へ流れる。

したがって、この発明を用いることにより、対流区分の
逆の側にある放射室の上部の角の管が、放射室内の他の
管と概ね同程度に加熱されると同時に、管の全長に沿っ
て概ね均等に熱を受ける。

その上、ダクト自体は板金材で構成されているので、放
射室の上部において再放熱器として作用し、斯くして全
体的な均等な管金属温度を維持するのを助ける。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を利用し、かつ炭化水素の蒸気改質法
を実施するのに特に適している加熱器の１タイプの横断
面図、第２図は、第１図の加熱器のＡ−Ａ線による横断
面図、第３図ないし第６図は、この発明により利用でき
る異なるタイプのダクトの横断面図、第７図は、ダクト
がいくつかの区分から構成されていて、区分間の膨張し
ろを通して煙道ガスがダクトの中へ容れられるようにな
っているこの発明の装置の一部断面の詳細図、第８図は
、煙道ガスがダクトのポデー内の開口またはスロットを
通してダクトへ容れられるようになっているこの発明の
装置の一部断面図、第９図は放射区分の屋根にダクトを
取りつける一手段を示す図、第１０図は第９図のＡ−Ａ
線による横断面図である。 なお、図において、１は放射室、３，４は側壁、５は屋
根、７Ａは管、８ａ−８ｆはダクト、９ａ−９ｅは膨張
しろ、１２は対流室、１７は水平通路、２０はホルト、
２２はばねである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射室と、 上記放射室の上部に連結していて上記放射室から横方向
   に片寄っている対流室と、 燃焼ガスを通すために上記対流室に連結された立て筒と
   、 上記放射室は、この放射室を通して、加熱されるべき流
   体を通過させるための少くとも１列の垂直管を収容して
   いることと、よりなる流体間接加熱装置において、 上記放射室の上部に位置して上記管の各列に平行して配
   置されかつ上記放射室をほぼ横切って延びている１つ以
   上の水平配置の細長いダクトと、上記ダクトは、上記放
   射室から燃焼ガスを容れるために、上記ダクトの壁に多
   数の開口を有しかつ上記ダクトは、膨張しるによって連
   結された多数の区分よりなることと、 上記開口の寸法は、上記ダクトを通る上記燃焼ガスの流
   れ方向において減少し、かつ各ダクト区分は、上記ダク
   トを通る上記燃焼ガスの流れ方向において断面積が増加
   し、上記対流室への上記燃焼ガスの送達を助長するよう
   になっていること、上記管列が多い場合には、上記列の
   各々は他の各列に平行し、各管列の間に１つのダクトが
   あり、更に各最初の列と各最終列と上記放射室の隣接壁
   との間に１つのダクトがあること、 とよりなる流体間接加熱装置。