JPS5997404A - 処理ガス用熱交換器装置 - 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】 本発明はダク１−に配置された複数個の熱交換器面の高
温ガス、特に処理カスの顕熱を消散づる熱交換器装置に
関す−る。

熱交換器面がいろいろな圧力容器に収納されているこの
秤装冒が提案されている。この解決（Ｊ複看１で畠価で
あり、組立が祝着［で時間がかかり１ぎる。

本発明の目的は、これら不利益のない作動上信頼できる
熱交換器を提供Ｊることである。

この目的は共通の混合Ｔ内に導く２つの平行な分岐ダク
］′・内に分岐して設ＧＪられたダクト部ど、前記ダウ
１〜部の前記熱交換器面どしで設けられた蒸発器加熱面
とを有し、熱が前記蒸発器加熱面に流れる媒体に移転り
る他の熱交換器面（７４前記２つの分岐ダク１〜の１つ
に配置され、媒体が加熱される熱交換器面は他の分岐ダ
ク１〜に配置され、前記２つの分岐ダク１〜の少なくと
も１つは調整可能な絞り部イΔを右し、かつ全ての前記
熱交換器面は単一のほぼ円筒状の圧力容器に収納される
信成で達成できるのである。これは熱交換器装置がまた
非常に高温の処理ガス用に使用することができ、しかも
いろいろな熱交換器面への比例する伝熱は熱交換器ｉ（
Ｇに置くことにより、伝熱のいかなる変化の場合にｊ５
いても絞り部材の調１１′５により変化できる特別の利
益を与える。第２の媒体の供給の調整はいろいろな方法
で第２の媒体の温度に影響されるようにする。

特許請求の範囲第２項の特徴は、最小の使用空間を有す
る解決を与える。それ故、圧力容器は小さく、比較的軽
くなり、これは順次、好適な価格、輸送の非常な容易性
および単純、迅速な組立が得られる。

特許請求の範囲第３項は相等な（を造上の利益を右し、
円滑な仕切りをイ１することができる。

特許請求の範囲第４項の特徴は最大の応力を受けるそれ
ら加熱面の容易な移動のため作動の面で特に好ましい解
決を与える。　　　− 特許請求の範囲第５項はコイル管が非常に簡単に製造さ
れ、管の吊下に特別な支持装置を必要としないから価格
の面で利益を与える。

特許請求の範囲第６項の構造は熱交換器面が流れおよび
／または逆流に配列される第２の分岐ダクトに配置され
る。非常に高い伝熱があり、いかなる洩れの場合におい
ても問題の管は最初の媒体の過疫の熱い流れを生じない
で容易に空になることができる。

特許請求の範囲第７項は適度の温度帯に位買し、かつ非
常に簡単な駆動で作動するように用いられた簡単な比較
的小さな絞り部材を与える。

特許請求の範囲第８項の特徴は圧力容器の内部継手は構
造の面で好ましく配列され、かつ必要なとき容易に取外
すことができるので、構造上および作動上の利益を与え
る。

特許請求の範囲第９　Ｉｎは過度の温度から圧力容器壁
を保護する簡ｉｌｌな装置を示す。

特許請求の範囲第１０項番ま最初のガスの最終温度が制
御できる装置を示゛す。

特許請求の範囲第１１項による解決は最初の側の伝熱が
低下したガス速度および、反対に、第２の側の伝熱がよ
り高い媒体速度により増加するので、最高温度範囲内で
低下し、これら両特徴は管壁温度の低下を生じる利益を
有づる。またこの解決は大して圧力を落すことなく分岐
帯の横の流れを許す。

特許請求の範囲第１２項の特徴は、容易に修正される蒸
発器加熱面を置くことにより伝熱のいくらかの低下にな
る。

特許請求の範囲第１３ｒｔ４．、による突起部の使用を
有する隔てられている特徴によってコイル管は特許請求
の範囲第１４項のように、最外部の管から容易に吊１′
ことのできる簡泥な環状包を形成するように組合Ｕるこ
とができる。

本発明を図示された実施例について詳細に説明する。　
　　　□ 第１図は部材３により耕礎４上に置かれた円筒状圧力タ
ンク１の環状底部分２を示す。底部分２の底端部はガス
入口導管（図示ゼず）に連結される。ガス出・口５は底
端部上の側面に配回される。

頂端部で底部分２は圧力容器１の頂部を形成する蓋７を
取付番プだフランジ６を有づる。

ライ三ング１０は底部分２の高さの広い中央領域をこえ
て延び、環状室９と、密封耐密関係に連結された環状板
１２の外周の底部で終ろうイニング１０とを形成するよ
うに底部分の内壁から僅かに隔てられている。円筒状仕
切り１４は環状板１２の内端部に密封耐密関係に連結さ
れ、その底端部は密封耐密であるが、容易に分離できる
連結部１６を経て底部分２の壁に連結される。外部ダク
ト壁２０はイれによって形成された円形円筒部の内側ヘ
ライニング１０から僅かの半径方向の距離で延びてＪ３
す、管の部分を形成し、環状板１２上の底部で終る。中
央ダクト壁２２は外部ダクト壁２０により形成された円
筒状面の内側に配置され、外部ダクト壁２０とほぼ同じ
高さの底部ｒ：終る。中央ダクト壁２２は頂部でサーボ
モータ２６から作動される円扱弁の形の絞り部材２５と
協働Ｊる弁座２４を右する薄板金円錐２３を支持する。

内部ダクト壁２８は中央ダクト壁の内部に設置ノられ、
また円形円筒構造であり、中空薄板金円錐２７により頂
部で閉じられる。ダクト壁２８は中央ダクト壁２２を越
えて仕切り１４の領域内にある距離下方に延びる。

仕切り１４と内部ダクト壁２８との間の環状帯はダクト
部３０を形成づ゛る。このダクト部は環状板１２上で・
、２つの分岐ダクト３２および３４に分岐され、内部ダ
クト３２は第１の分岐ダクト３２として支持され、外部
ダクト３４は第２の分岐ダクト３４として支持され、こ
れらダクトは中央ダクト壁２２により分離される。

蒸発器として配列された単一のコイル加熱面３６はダク
ト部３０および第１の分岐ダクＩ・３２により形成され
た環状空間の全高にわたり延びている。コイル加熱面３
６は３６のインボリュ−１へ管パネル３８からなり、各
は垂直に延びる枝部を有する管から形成される。この種
の管パネル３８は第２図と第３図から特に明らかであり
、第４図に展開して示される。外部管円筒部５０（第３
図）に横たわる垂直枝部５１は内部管内筒部５３上に横
たわる枝部５４に傾斜部分５２を経て底部に連結される
。枝部５４は頂部でベントを経て他の枝部５６に底部で
連結される枝部５５にベントを経て連結される。管のあ
らこらの繰返し配列後、１つの枝部５７は最後に、枝部
５１とともに、密封部分（汀線に図示ｔ！１’）を経て
薄板金円＆Ｉｆ　２３を通過する垂直」ニ方に導かれ、
既知の密封スリーブを通って延びる管枝部５１Ｊ３よび
５２を通り圧力盗７に心かれる。次いで池の３５の管パ
ネル３８の対応技部とともに枝部５１および５７はそれ
ぞれ分配器５８ａ３よび収集器５９に連結される。

中央ダクト壁２２の底端部の実質的な水準で、全てのパ
ネル３８の枝部はこの点（第３図）以ＦでＪ、り小さな
直径ｄをイｊし、直径を減少し、この点く第２図）以上
でにり人ぎい直径りを有する。

ダウ１一部分３０のカス流れの速度は結果どして減少し
、同時に蒸発のための媒体流れの速度は増加りる。管の
外側の伝熱はこのにうに減少Ｊるが管の内部で増加し、
両方とも管の低温度を生じる。

更に、にり小さい管径の結果、ダグ１〜部分３０から第
２の分岐ダクト３４まで通るガスの支流のための流れ断
面は減少・する。

管パネル３８の内側およびこれらの間で管枝部は枝部に
配置された突起部（図示Ｌ゛ず）ににす、あるいはいろ
いろな水準で配置された連続リブによりＩ！ｉ１Ｆ隔さ
れる。コイル加熱面３６を作るために、管パネル３８は
内部ダクト壁２８上に薄板にされ、インボリュー］・面
に曲げられ、加熱面３６の周囲にわたり延びている帯金
を引張ることにより半径方向に圧縮される。その結果の
加熱面包みは編まれたライ゛Ｘ７によって、および２つ
の半分からどもに溶接された中央タクト壁によって第１
の分岐ダク１〜３２の領域において密封耐密関係に包ま
れる。

外部管枝部５１はダク］一部分３０の領域で仕切り１４
に隣接し、このようにして仕切りは操作中冷却される。

再度ここに、必要ならば多数の層、Ｂ１温度抵抗材料か
らなる、編みライＸ７または仕切り１４への伝熱を減少
するように絶縁物を設けることができる。

第２図を参照すると、第２の分岐ダク１−３４の伝熱面
は５つの管内筒部を形成Ｊる９２の螺旋形コイル管６４
からなる螺旋加熱面６２の形である。

その頂端部で管６４は底部分２の壁を通過する連結管７
２を経て分配器７５．７５’　に連結される。

その底端部で台管６４はライニング１０と外部ダクト壁
２０との間に形成された環状ダクＩ・に延びる９２のラ
イ１ｆ６６の１つにペン１〜６５をｌｆｆ１’（連結さ
れる。ライ１ｆ８６は実質的にガス密通路（汀線に図示
せず）を経−Ｃ前記環状ダクトを離れ、底部分２の壁を
通過づる「熱スリーブ」として知られた渇爪補償差込を
経て側面で圧力容器１から出る。ライ１ｆは２つの収集
器７０．７０’　に連結される。

螺旋加熱面６２の管６４は相互に１２０ｍ片寄る３平面
の分岐ダク１−３４の内側に配置され、かつ圧力容器１
の垂直軸線を介して延びる孔明き支持板６１に支持され
る。支持板の頂端部は底部分２の壁に半径方向に固定さ
れ、螺旋加熱面６２の高さにわたり孔６３を有する。管
６４はこれら孔の中に渦巻にされる。

第３図より、２つの直径方向に対向り°る円形孔８０は
環状板１２に設置ノられ、円Ｓｔｔ弁８２が、各の場合
、関連Ｊる孔８０に同軸に前記孔の下方に、かつ、各の
場合、弁棒８１上に配置される。各弁棒８１は仕切り１
４に固定された腕８３に案内され、連結ビン（図面では
見えない）を経て、溝のあるふたまたレバー８４に結合
される。ふたまたレバー８４はスリーブ８６内で回転自
在な＠８５に取イ」けられる。軸は適宜配置された圧力
容器差込８７に移動可能に固定される。軸８５はパツキ
ン箱８９を右する平なカバー８８を通過し、円錐弁８２
の垂直位置を調整層るために外部から回転できる。

ガス出口差込５は入口ノズルを形成するライニング板９
２で虐張りされ、静止ミキサー９３内に導かれる。

コイル加熱面３６下方の高さの領域において、仕切り１
４、連結部１６および底部分２の底部部分は冷却管（図
示せず）を有するれんがｖｉ４６により過度に高い温度
から保護される。

収集器５日は飽和蒸気管路４５を経て分離器４６に連結
され、蒸気出口管路４７は分配器７５および７５′に導
ぎ、一方分離された水は分離器４６の３．を部に配置さ
れた出口４８を経て放出される。他の蒸気供給管路４９
は分配器７５および７５′に連結され、さらに蒸気出口
管路４７に連結され、かつ冷却装置またはボイラ装置が
らくる。

第１図〜第４図に図示する熱交換器装置は次のように作
動づる。例えば、１０００℃の温度、１９．７〜３９．
５ｋＭｃｍ２　（２０〜４０バール）の圧力の処理ガス
が圧力容器１の底端部に供給される。このガスはダクト
部３０を通って流れ、そこで約８００℃に冷却後、環状
板１２と中央ダクト壁２２の底縁部との間の半径方向の
開口の高さで熱を出し続ける第１および第２の分岐ダク
１〜３２および３４に分配され、分岐ダクト３２の支流
は、例えば、３２０℃に冷却され、第２の分岐ダクトの
支流は例えば３８０℃に冷却される。

絞り部材２５の下流で２つのガス流は合同し、例えば３
５０℃の混合温度を与える。次いで合同したガス流は環
状室９を通過し、環状板１２の下方の環状室内で圧力容
器壁の温度をＦＪ整し、次いでさらに使用するためにガ
ス出口差込５を通過する。

圧力容器の出口でガスの温度が非常に低いと、熱いガス
はダクト部３０の端部から孔８０を介して供・給される
。このガスは軸８５の回転により入り、円錐弁８２は程
度を変えるように持上げられる。

孔８０から熱いガス流による底部分２の壁、またはガス
出口５のホットスポットを避けるように、必要ならば（
＝Ｊ加の調節板により助けられろうイニング板９２がこ
のような流れを荷重支持壁に近づけない。次いでガスの
温度は静止ミキサ９３により平均される。

予熱水が分配器５８を経て熱交換器装置に第２の媒体と
して供給され、支持管としで作用づる枝部５１を介して
コイル加熱面３６内に導入される。

既述のように、コイル加熱面は燕発器として作用し、そ
れ故蒸気と水との混合物は、枝部５７を経て収集器５日
に流れる。次いで蒸気と水との混合物は、分離器４６内
で分離される。水は出口４８を経て分離され、飽和然気
は管路４７を経て分配器７５．７５’　内に導入される
。

装に（詳細に図示Ｕず）からの追加の飽和蒸気は分配器
７５．７５’　に管路４９を経て供給できる。次いで飽
和蒸気は連続管７２を軒て加熱ガスに交差流で加熱され
る螺旋管集合６２内に流れる。

加熱蒸気はライＩＪ″６６および収集器７０．７０’を
経て熱交換器装置を離れる。

ダクト部３０および２つの分岐ダクト３２および３４の
加熱面は、より小さい程度に同番ノだ絞り部材２５と広
く聞【プた孔８０を用いて最初に作動することができる
加熱面の多少の汚れを許すような寸法に段泪りる。熱の
相当な和がダクト部３０で消散されるので、したがって
分岐ダクｉ・３２は絞る・ことができる。第２の分岐ダ
クト３４の入【二１温度は比較的低いので、過剰に加熱
上Ｒする流れの危険はない。これに反しで、２つの分岐
ダクトの下流でガス混合物の比較的低い混合温度になる
。

圧力容器１から出るガスのＭＡ度は孔８０を経て高温ガ
スの比較的大量をイ」加することにより要求された水準
に再び上げられる。もしも加熱面が汚れるなら、これは
最初にダクト部３ｏに生じる。コイル加熱面３６の底部
分はこのように不適当な熱を吸収し、これは絞り部材２
５をさらに聞けることにより調整することができる。螺
旋集合６２は非常に寸法を太き（しであるので、要求さ
れた加熱温度に達しないことはない。塞がれた加熱面の
上記の場合、環状室９のガスの混合温度は汚れのない加
熱面の場合より高く、孔８０を通過するガス流のΦは円
錐弁８２を上げることにより減少する。

加熱面を塞ぐことが非常に強く進むと絞り部材２５は十
分・Ｄｉｌかな番）ればならず、要求される温度はもは
や維持できなく、蓋７は加熱面をきれいにするために上
げられ、荷重支持技部５１がら吊されＩｃ中央ダクト壁
２２、コイル加熱面３６および内部ダクト壁２８は共同
で取外せる。中央ダクト壁２２は円錐２３から比較的容
易に分離でき、２つの半分に分けられるので、半径方向
に取外１ことができる。

コイル加熱面３６を囲む引張り帯板の取外し後、管パネ
ル３８は特にコイル加熱面の中央および低部分において
仲かに外部に曲げることができるので、きれいにづるこ
とができる。螺旋集合６２はそこの内部から点検され、
またそこからきれいにされる。

もしも分岐点が装置設計の水準で非常に低くまたは非常
に高く置かれるように考えると、仕切り１４は環状板１
２を越えて容易に上げることができ、または中央ダウ１
〜壁２２は短かくされ、または下方に延ばされる１１選
択的に分岐点は調整づることができ、りなわち、１つま
たは２つの環状弁によって、または中火ダクト壁２２に
設置ノられたバイパスにより調整できる。本発明は説明
された実施例に制限されない。例えば、ダイアフラム壁
づな４つ１５溶接された管が壁を形成りるように少なく
ども部分的に形成されるのはダクト３０．３２および３
４にとり有益である。

本実施例において、熱交換器面は最も簡単な形で示され
る。勿論熱間換器面は再分割でき、かつ流れの方向は完
全にまたは部分的に逆にすることができる。

最後に、１つ以上の第２の媒体が伝熱に関与できる。ム
しも絞り部材が圧力容器に避けられなら、これらはガス
を圧力容器の外部に運ぶ連結管に置くことができる。

いろいろな加熱面にわたる伝熱を分布するため、第２の
媒体または１つ以上の媒体の流れ分布は確かな事情で異
なる。

また本発明は１熱交換器面の性質に関して説明された実
施例に制限されない。例えば、ｎ管またはヒートチュー
ブを用いることができる。

分岐ダグ１〜内の分岐はいろいろな温度または温度帯で
食い違わせることができる１、また分岐流れの合同を食
い違いに覆ることもできる。

入口側で孔８０は１つまたは他の分岐ダクトのより低い
温度の場所に連結できる。適用可能な限界条件によると
、圧力容器のダクトの配列にわたり変えることまたはい
くつかの他の方法で配置することは有効である。個々の
管、特により高い温度になる加熱器管集合をからにする
ことを容易にするためにスイス特許第３８４６０２号に
Ｊ：り管板に連結管７２を連結りることは有効である。

！！！！旋集合６２の取外しを容易にＪるＪ：うに、支
持板６１が固定される場所の下方の中間のフランジによ
って、圧力容器の底部分２を分割りるのは有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の伝熱装置を有りる圧力容器の破砕した
概略正面断面図、第２図は第１図のｎ−■矢視扇形断面
図、第３図は第１図の■−■矢視扇形断面図、第４図は
コイル管よりなる菅パネルの展開図である。 １：円筒状圧力容器、 ５：ガス出口差込、 ９：環状室、 ２５：絞り部材、 ３０：ダクト部、 ３２：第１の分岐ダク１−１ ３４：第２の分岐ダクト、 ３６：コイル加熱面、 ３８：インボリュー１−管パネル、 ５１．５２，５４．５５，５６，５７：枝部、８０：孔
、 ８２：円錐弁。 代理人　浅　　村　　　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ダクトに配置Ｎされた１ｕ数個の熱交換器面の品温ガス
   、特に処理ガスの鎮熱を消散する熱交換器装置において
   、共通の混合室内に尊く２つの平行な分岐ダクトに分岐
   して設番ノられたダグ１〜部と、前記ダクト部の前記熱
   交換器面として設番ノられた蒸発器加熱面どを右し、熱
   が前記蒸発器加熱面に流れる媒体に移転りる惟の熱交換
   器面は前記２つの分岐ダクトの１つに配置され、媒体が
   加熱８れる熱交換器面は他の分岐ダクトに配置され、前
   記２つの分岐ダクトの少なくとも１つは調整可能な絞り
   部材を有し、かつ全ての前配熱交模器面は単一の実質的
   に円筒状圧力容器に収納されることを特徴とする熱交換
   器装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の装置においで、ダグ
   １〜部および２つの分岐ダク１〜は圧力容器と同軸の環
   状ダク１〜として、構成されることを特徴とづる熱交換
   器ＶＺ置。 （３）　特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置
   において、ダクト部と第１の分岐ダクトとは軸方向に撃
   合されることを特徴とする熱交換器装置。 （４）　特許請求の範囲第１項から第３項までのいづれ
   かの項に記載の装置にＪ３いて、ダクト部と第１の分岐
   ダク１−は内部環状ダク１〜を形成することを特徴とす
   る熱交換器装置。 （５）　特許請求の範囲第４項記載の圧力容器が垂直軸
   線を有する装置において、蒸発加熱面および他の熱交換
   器面はダクト部おＪζび第１の分岐ダク１〜の双方にわ
   たって延びる単一のコイル管加熱面の形に構成され、か
   つ前記コイル管はインボリュート管パネルにお１ノる圧
   力容器軸線に平行な枝部とともに延びることを特徴とす
   る熱交換器装置。 （６）　特許請求の範囲第５項記載の装置においＣ１第
   ２の分岐ダクトにおける熱交換器面は螺旋形の加熱面と
   して構成されることを特徴とづる熱交換器装置。 （７）　特許請求の範囲第２項から第６項までのいづれ
   かの〕ｎに記載の装置において、教りｉ’ｉｌｌ　’Ｉ
   オは中央円板弁の形であり、第１の分岐ダクｌ〜に配置
   された熱交換器面の下流のガス側に配置され、またから
   の円ね状中央ダク１〜にかかつていることを特徴どＪる
   熱交換（；；装置。 （８ン　特シ′１請求の範囲第５項から第７１ｆ１まで
   のいづれかの項に記載の装置に８３いて、圧力容器は底
   部に同軸のガス入口を有し、また少なくとも１つの横方
   向ガス出１」を前記圧力容器の底部区域に右Ｊることを
   特徴とする熱交換器装置。 （９）１存Ｗ１請求の範囲第１項または第８項記載の装
   置にＪ３いて、混合室は第２の分岐ダクし・と圧力容器
   の内部壁との間に設置ノられノご環状空間を杼て圧力室
   カス出口に連結されることを特徴とづる熱交換器装置。 （１０）　特許請求の範囲第９項記載の装置において、
   少なくとも１つの孔はダクｉ・部がその端部区域から環
   状空間内で分岐し、導かれる場所のＶｌ・１近に設りら
   れ、前記孔が調整可能な閉鎖装置を有りることを特徴と
   づる熱交換″＃ｉ装買。 〈１１）　特許請求の範囲第５項記載の装置において、
   ダクト部および分岐点の領域のコイル管はこの管の長さ
   の残部より小さい直径を有することを特徴とりる熱交換
   器装置。 （１２、特許請求の範囲第１項より第１１項までのいづ
   れかの項に記載の装置において、ダウ１一部の外部壁の
   端部および／または２つの分岐ダクトを分岐する壁の出
   発点は軸方向に調整可能であることを特徴とする熱交換
   器装置。 （１３）　特許請求の範囲第５項または第１１項記載の
   装置にＪ３いて、コイル管は前記コイル管に固定された
   突出部によって離隔されていることを特徴とする熱交換
   器装置。 （１４）　特許請求の範囲第５項、第１１項および第１
   ３　ｉｊ１記載の装置において、管パネルは媒体が前記
   管パネルに供給されまたは前記管パネルから吐出される
   管枝部を経て管枝部から吊されることを特徴とする熱交
   換器装置。