JPS61502206A - 空気換熱装置用掃除器 - 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】 １Ｌ［１“置　艮、 本発明は一般に空気換熱装置を掃除するための方法および装置に関し、特に空気 換熱装置を掃除するためのオンライン方法および装置に関する。

図示しかつ説明する特定の用途に限定するわけではないが、より詳細に説明すれ ば、本発明はガスとガスの間で熱交換をする管およびシェル型換熱装置から微細 なカーボンブランク粉体の耐着物をオンラインで掃除するための方法および装置 に関する。

、　発熱プロセスによって形成されるカーボンブランクまたは他の高度に分散さ れた表面活性度の高い固体を製造する際、これら固体はガス流により搬送され、 最後に可撓性管フィルタまたは類似の装置に耐着する。このような固体材料がフ ィルタ上またはフィルタ内に耐着する前に搬送ガスから熱を除去しシステム内で 再利用することが好ましい。従って、このような搬送ガスからの熱は、一般に熱 交換器により除去される。熱交換器は管束を含み、これら管を搬送ガスおよびカ ーボンブラック固体材料が通過するようになっている。カーボンブランクが搬送 ガスにより管を通過するよう搬送されるとき、管の内壁にカーボンブラック粒子 の耐着物が形成される。これら耐着物は、管を通過する搬送ガスの流れおよびガ スからの熱の効率的な伝達の双方を低下させる。特に悪化した状況下では、個々 の管が完全に閉塞することも起こり得るが、このような閉塞は熱交換器の損傷を 引き起こすことがある。管の端部は管シート内に固定されているので、カーボン の付着によって閉塞が生している管は、高温の搬送ガスが通過している隣接管よ りもより低温となる。この結果、低温の管は管シートに収縮応力を生じさせ、こ の収縮応力は閉塞された管を破壊し、管シート内のマウントから管を離間させる ことがある。

この問題を解決するための試みとして熱交換器の表面積を増加してプロセスのニ ーズのため装置を大型化することによって熱伝達効率の低下を補償しようしたい くつがの熱交換器が設計されている。しかしながらこのような大型化は問題の一 時的解決にすぎない。このような大型ユニットを使用すれば、耐着およびその後 の詰まりが結局生じ、システムの効率を低下するので、その結果プロセスの必要 条件より低下することになる。

これまでに管の内部からカーボンブラックの耐着物を除去するのに、機械的スク ラビングを伴なったまたは伴なわない化学処理のような種々の方法および装置が 利用されている。しかしながら化学的方法は、ユニットをオフラインにし、生産 を中断させるだけでなく、熱交換器の金属部品への損傷を防止するため薬品を扱 う専門家を必要とする。これまで利用されている種々の機械的掃除法は手による 多くの労力、例えば管ごとに長いらせん管またはワイヤブラシを押し込むかまた は砂吹きすることが必要である。

従って、米−国特許第２．０６９．５７４号、第３，３６４，９８３号、第４． １４１，７５４号、第４，３６６．００３号に開示されているような掃除用ジェ ットノズルを利用することによって、かがる過度の累積を防止する種々の試みが なされている。これら特許に開示されたシステムの各々は、入口開口上に位置す るジェットノズルから管に高圧空気を放出し、修理管へ掃除ガスを短時間瞬間的 に吹込んでいる。

このようなシステムは多少満足できるが、システム全体の機械的複雑度を増し、 更に増加した制御装置および保守コストを必要とする。

発明の要約 よって本発明の目的は、搬送ガスから熱を抽出するときにカーボンブラック粒子 が通過する搬送管の内側表面から累積カーボンの耐着物を除去することによって 空気換熱装置を掃除するための方法および装置を改善することにある。

本発明の別の目的は、搬送管を通ってガス流中を搬送される微細に分散された表 面活性度の高い固体の累積に起因する過度の累積または閉塞を防止することにあ る。

本発明の更に別の目的は、過度のカーボンブラック粒子の累積を防止するため熱 交換器をオフラインにする必要がないオンラインシステム中を通る熱交換器の搬 送管の内壁にカーボンブランク粒子が過度に累積するのを防止することにある。

本発明の更に別の目的は、熱交換器の作動を中断せず、または化学的掃除プロセ ス若しくは高価な保守を必要とする機械式掃除システムを利用することなくガス とガスの間で熱交換するチューブおよびシェル型換熱装置から微細な無機粉末附 着物を掃除することにある。

上記およびそれ以外の目的は、短時間の間換熱装置の管を通過するカーボンブラ ンク粒子搬送ガスの流れを中断し、次に搬送ガス流れを再開することによって管 の内壁に累積し、耐着しているカーボンブラック材料を内壁より除去する方法お よび装置を提供する本発明によって達成される。

皿ｉｍｏａ−里 本発明の別の目的、目的に寄与する別の特徴およびこれらから生じる利点は、添 付図面に示した本発明の好ましい実施す様の次の説明から明らかとなろう。図中 同一参照番号は対応する部品を示す。

第１図は、本発明を利用したガスとガスの間で熱交換をするシェルおよび管型換 熱装置の前方からの斜視図：第２図は本発明の部品を示すよう一部を破断した第 １図に示すような換熱装置の頂部の水平平面図； 第３図は３−３線に沿った第２図に示した装置の部分断面図；第４図は４−４線 に沿った第２図に示した装置の部分断面図：第５図は本発明の装置の一部の水平 平面図；第６図は本発明の構成部品を良好に示す本発明の一部の水平平面図； 第７図は７−７線に沿った第６図に示した構造の横断面図；第８図は、本発明の 細部を良好に示す本発明の一部の拡大図である。

嵌束旦とス薯１剋脱貝 次に第１図を参照すると、本図にはガスとガスの間で熱交換するシェルおよびチ ューブ型換熱装置１００が示されており、この換熱装置は管シート１２内に固定 された複数の個々の換熱管１０を有し、これら管内をカーボンブランク粒子搬送 ガスが通過される。管１０はシェル２０で囲まれており、このシェル内には入口 ２１を通して熱交換媒体はすなわち伝達ガスが導入されており、搬送ガスから熱 を除去し伝達し、更に使用するようになっている。

熱伝達ガスはシェル２０内を通過し、図示してない排出出口を通して排出され、 管ｌＯを通過する伝達ガスから熱を除去するようになっている。

先に述べたようにカーボンブラック粒子が管１０を通って搬送される間、管の内 側表面にはカーボンブランク粒子が堆積する。

このような堆積は、搬送ガスから換熱装置のシェル２０を通って循環されている 熱伝達媒体への熱の効率的な伝達を阻害し、最終的に管の内部を詰まらせること がある。このような管の詰まりが生じると、管を固定している管シートから管１ ０がゆるんで抜けてしまうことがある。従って、管１０の排出端１１に隣接して シ１人聞６１−５０２２０６　（３） ヤッタすなわち流れ中断アセンブリ５０が配置され、管の内部に累積されたカー ボンブランクを除去するためのシステムを設けてシャッターアセンブリ５０は、 ３つの部分５１Ａ、５１Ｂおよび５１Ｃから形成されたシャッターすなわちスラ イドプレート５１から成り、これら３つの部分はすべて同じように機能し、形状 の違いを別にすれば構造的に同じである。従って、図解の便宜上これらシャッタ ーには一般的な参照番号５１を付けることにする。

第２図に示すようにシャッタープレート５１は、換熱管１０の排出端１１に隣接 して支持され、これらプレートには管１０の隣接排出開口１１に数および寸法が 対応する一連の孔すなわち開口５２が形成されている。このようにカーボンブラ ンク粒子搬送ガスはシャッタープレート５１内に形成された孔５２を通過し、更 に処理される。第５図に平面図が示されているシャッターすなわちスライドプレ ート５１は複数の案内スロット５３も存し、これらスロット５３は開口５２の隣 接した列の間でツヤフタ−プレート５１内に長手方向に形成され、シャフタ−プ レートの摺動運動の案内を助けるようになっている。

シャッターすなわちスライドプレート５１の各々の一端はブツシュロンドロ０に 固定され、このブツシュロッド６０は、換熱装置のシェル２０のフランジ部分２ ２内に適当に軸支され、換熱管１０の長手方向軸に対して横方向にシャッタープ レート５１を摺動できるようになっている。ブツシュロフト６０の走行長さおよ びガイドスロット５３の長さは、摺動プレートの運動を制限するよう機能できる 。ブツシュロッド６０は、元の押圧されていない位置へバネ押圧でき、この元の 位置ではスライドすなわちシャッタープレート５１に形成された開口５２は換熱 管１０の排出開口１１と同軸状に整合し、カーボンブラック粒子搬送ガスの流れ を妨害しない。更にビン６０はシャッタープレート５１に迅速な摺動運動を与え シャフタプレートが換熱管１０を通る搬送ガス流れの内外に移動してこの流れを 所望通り妨害したり、妨害しながったりさせる適当な装置（図示せず）に接続で きる。

第３〜８図に最良に示すように、シャッタープレート５１は、換熱管１０の排出 端１１を塞ぐ位置に摺動できるよう換熱管１０の排出端に隣接すなわち摺動自在 に接触するよう支持されている。

支持プレート５５は、換熱管１０の外周の表面に合うよう切断され、管を通過す る搬送ガスの流れを妨害しない排出端１１の近くに溶接されている。この支持プ レート５５の面には、複数の垂直方向に延長する案内ビン５６が溶接されており 、これら案内ビン５６は、シャッタープレート５１の案内スロット５３を貫通す るのに充分な長さだけ外側に延長している。シャッタープレート内に形成された 案内スロットを貫通する案内ビン５６にシャッタープレートを位置決めする際は 、プレートを横方向に移動させて換熱管ＩＯを通過する搬送ガスの流れを阻止し たり、しなかったりさせたときスライドすなわちシャンタープレート５１が正し い整合状態に保持するよう対応する複数のワッシャ−５７を案内ビン５６の突出 端に仮着は溶接する。換熱管１ｏからの排出を阻止したり、しなかったりさせる シャッタープレート５１の横方向の摺動運動は、このように案内されて制御され る。換熱管１ｏの排出端１１を横断するスライドすなわちシャッタープレート５ １の運動は、短時間、例えば１秒の長さで極めて迅速かつ急に行うことが好まし い。換熱管の排出端１１の閉塞をより急にかつ完全にすればするほど、累積して いたカーボン粒子が管の内部から除去される効果の効率が高くなる。許容できる 換熱装置の性能を維持するための搬送ガス流れの阻止頻度は、発生する徽細な粉 体の種類によって異なるが、一般に毎時１〜６回であると信じられている。

このような除去を生じさせるものは何であるかは、確信をもっては判つていない が、被膜の除去は、３つの基本的メカニズムによって生じると信じられる。

１、　ウォータハンマー効果およびそれに附随する圧力波。この圧力波は換熱管 を下方に進行し、換熱管中の搬送ガスを急激に圧縮および膨張させ、これにより 管に耐着したカーボンのいくらかを機械的に破壊し、すなわち管から除去する。

２、管の急激な閉塞、このような閉塞によって換熱管が瞬間的に冷却され、これ によって生じる処理管と内部カーボンブラック粒子被膜との膨張差によって管の 内側に対するカーボンブラック粒子の結合力が低下する。

３、搬送ガス流れの急激な停止。このような流れの停止は、搬送ガス流れにより 搬送されていた微細粒子の移動により発生されている電流を消滅する。このよう な粒子移動によって発生されていた電荷は個々のカーボンブランク粒子に与えら れ、このため粒子は管の内壁に耐着する。搬送ガスの流れの中断は電荷の蓄積速 度よりも速く管の金属製壁を通して電荷を消散するので、部分的にカーボンブラ ンク粒子の累積を生じさせていると信じられている静電附着力のいくつかを低減 またはなくする。

以上で好ましい実施態様を参照しながら本発明を明細書で述べかつ図面に示した が、当業者であれば本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更をし、発明の 要素を均等物と置換できると解される。更に、本発明の本質的範囲から逸脱する ことなく、本発明の要旨に特定の状況および材料を合わせるため種々の変更を行 うことができる。従って、本発明を実施するため現在予想される最良の態様とし て図面に示し、かつ明細書に記載した特定の実施Ｃ，様だけに本発明は限定され るものでな≦、本発明は添付した特許請求の範囲内に入る実施態様を含むと考え られる。

国際調査報告 特表口１６１−５０２２０６　（５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の個々の換熱管を有し、これら換熱管は排出出口にて管シートに支持さ れ、シェル内に担持され、シェル内は熱伝達媒体が換熱管の外側表面と熱接触し ながら通過し、換熱管を通過する微細な粒子を支持する搬送ガスから熱伝達媒体 に熱を伝達し、微細粒子が換熱管の内側表面に附着する空気換熱装置において、 プレート内に形成され、複数の個々の換熱管の排出出口端に隣接するよう配置さ れた複数の孔を有するシャッタープレートを含み、前記排出出口端の各々は、粒 子支持搬送ガスを阻止せずに通過して流すことができるよう前記複数の孔の一つ に整合されており、 各々のかかる排出出口端を閉塞して換熱管の内側表面に附着した微細な粒子をゆ るめるよう前記複数の個々の換熱管の排出出口端を横断するよう前記シャッター プレートを急激に摺動するための手段を更に含む装置。 ２．前記シャッタープレートはプレートの摺動運動を制御するためプレート内に 形成された複数の案内スロットを含む請求の範囲第１項記載の装置。 ３．換熱管から支持され、前記支持プレート内に形成された前記スロットと係合 するよう配置された複数の案内ピンを更に含む請求の範囲第２項記載の装置。 ４．前記シャッタープレートは換熱管の排出出口に接触する請求の範囲第３項記 載の装置。 ５．微細な粒子を支持する搬送ガスが通過する熱交換器の管の内側表面上に附着 した微細粒子の堆積物を除去するための装置であって、 微細粒子支持搬送ガスおよび粒子が孔を通過できるよう微細粒子支持搬送ガスが 通過する熱交換器の管の数に対応するよう内部に形成された複数の孔を有するシ ャッタープレートを含み、前記複数の孔が粒子支持搬送ガスを通過するよう熱交 換器の管の下流側端部に整合した状態で前記シャッタープレートは熱交換器の管 の下流側端部に隣接して位置し、管を通る粒子支持搬送ガスの流れを阻止する位 置にシャッタープレートを移動したり、その位置から移動したりするようシャッ タープレートの運動を案内するための切替手段を更に含む装置。 ６．前記シャッタープレートは、複数の熱交換器の管の排出端に接触するよう位 置する請求の範囲第５項記載の装置。 ７．複数の熱交換器の管の排出端に隣接して支持される複数の支持プレートを更 に含み、 前記支持プレートは、粒子支持搬送ガスの流れを阻止したり、しなかったりする 前記シャッタープレートの移動を案内するよう前記シャッタープレートと係合す るための複数の垂直方向に延長する案内ピンを含む請求の範囲第６項記載の装置 。 ８．前記シャッタープレートの位置を複数の熱交換器の管に隣接し続けるよう前 記案内ピンの一端に固定された係止手段を更に含む請求の範囲第７項記載の装置 。 ９．微細粒子が搬送ガス中で搬送されて通過される管の内側表面に附着した微細 固体粒子の堆積附着物を除去する方法において、微細粒子が内側表面に附着する 管に微細粒子支持搬送ガスを通過し、 管の下流側排出端にて粒子支持搬送ガスの流れを定期的に阻止し、次いで再開し 、管の排出端からの搬送ガス流れを中断したときに固体粒子堆積物をゆるめるよ う管内で圧力波を発生し、管を通過する搬送ガスの流れを再開したとき前記ゆる められた固体粒子の堆積物を除去することから成る方法。 １０．微細粒子が搬送ガス中で搬送されて通過される管の内側表面に附着した微 細固体粒子の堆積附着物を除去する方法において、微細粒子が内側表面に附着す る管に微細粒子支持搬送ガスを通過し、 管の下流側排出端にて粒子支持搬送ガスの流れを定期的に阻止し、次いで再開し 、管の排出端からの搬送ガス流れを中断したときに固体粒子堆積物をゆるめるよ う管を瞬間的に冷却し、管を通過する搬送ガスの流れを再開したとき前記ゆるめ られた固体粒子の堆積物を除去することから成る方法。 １．微細粒子が搬送ガス中で搬送されて通過される管の内側表面に附着した微細 固体粒子の堆積附着物を除去する方法において、微細粒子が内側表面に附着する 管に微細粒子支持搬送ガスを通過し、 管の下流側排出端にて粒子支持搬送ガスの流れを定期的に阻止し、次いで再開し 、管の排出端めらの搬送ガス流れを中断したときに固体粒子堆積物をゆるめるよ う粒子に附与された電荷を消散し、管を通過する搬送ガスの流れを再開したとき 前記ゆるめられた固体粒子の堆積物を除去することから成る方法。