JP2004092935A - 熱交換器パネル用保護カバー及び熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温流体と低温流体とが流れるパネル積層式の熱交換器において、高温流体によりパネルの縁部分が損傷するのを防止できる熱交換器を提供すること。
【解決手段】空気の流路３０を間に挟む２枚のパネル３２同士の接合箇所である縁部分３４の上に、パネル用保護カバー４０を覆い被せて跨設するとともに、パネル用保護カバー４０を割りピン４６等によって固定してパネル積層式の熱交換器２０を構成する。
【選択図】 図４
【解決手段】空気の流路３０を間に挟む２枚のパネル３２同士の接合箇所である縁部分３４の上に、パネル用保護カバー４０を覆い被せて跨設するとともに、パネル用保護カバー４０を割りピン４６等によって固定してパネル積層式の熱交換器２０を構成する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層した複数のパネルの間を高温流体と低温流体が交互に流れる熱交換器と、この熱交換器のパネルの保護カバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、様々なプラントで発生する高温の排ガスが、そのプラントに設けられた排ガス処理設備で処理されている。この排ガスの熱により、排ガス処理設備が劣化するのを抑制するために排ガスを冷却したり、あるいは熱を有効利用する目的で、排ガス処理設備に向かう配管途中、あるいは複数の排ガス処理設備の中間に熱交換器が設置される場合がある。かかる高温の排ガス処理設備を備えるプラントとしては、廃棄物を燃焼溶融して処理する廃棄物処理プラントや、製銑・製鋼プロセスを有する製鉄プラント等がある。
【０００３】
例えば、図１に示すような製鉄プラントの製銑・製鋼プロセスの例を挙げる。混銑車２中で溶銑に脱燐等の予備処理が行われると、混銑車２から約８００〜１２００℃の高温の排ガスが発生する。この排ガスは熱の回収や塵の除去等の目的で排ガス処理設備群１０を構成する各排ガス処理設備に順次送られ、冷却されて清浄になった排ガスは大気中に放散される。
【０００４】
この場合、排ガス処理設備はボイラー１２、集塵機１４、送風機１６、放散塔１８等とからなる。熱交換器２０は、例えばボイラー１２と集塵機１４の中間に設置される。あるいは熱交換器２０が混銑車２とボイラー１２の中間に設置される場合もある。前者の例の場合で言うと、排ガスは最初にボイラー１２でその熱の一部を回収され、約４５０℃まで温度が下がる。そして、集塵機１４のバグフィルター１５の耐熱温度まで排ガスの温度を下げるために、ボイラー１２を出た排ガスは高温流体として熱交換器２０に送られ、低温流体である空気と熱交換をして約１００℃まで温度が下がる。約１００℃まで温度が下がった排ガスは、熱交換器２０を出て集塵機１４に送られ、集塵機１４のバグフィルター１５によって排ガス中の塵等が除去される。そして、集塵機１４を出た排ガスは、冷却され清浄になっており、送風機１６によって放散塔１８から大気中へ放散される。
【０００５】
これらの排ガス処理設備群１０の中間に設置された熱交換器２０には、多くの場合、積層した複数の鋼鈑等のパネルからなるパネル積層式熱交換器が用いられており、高温流体である排ガスと低温流体である空気との間で熱交換を行い、排ガスを冷却している。パネル積層式熱交換器では、互いに隣接する２枚のパネルの間に排ガスの流路と空気の流路とが交互に形成されており、これらの流路を排ガスと空気とがそれぞれ独立して流れる。空気の流路を間に挟む２枚のパネルは、排ガスの流入口側と流出口側に向いた各縁部分同士が溶接等により接合されている。同様に、排ガスの流路を間に挟む２枚のパネルは、空気の流入口側と流出口側に向いた各縁部分同士が溶接等により接合されている。そして、排ガスの流路を流れる排ガスから、空気の流路を流れる空気へ、間を隔てるパネルを介して熱が伝達されることにより熱交換が行われる。
【０００６】
かかるパネル積層式熱交換器において、流入してくる排ガスはその温度が約４５０℃と高温であり、また、鉄粉を主とする塵が混入している。したがって、空気の流路を間に挟んでつながれた２枚のパネルの縁部分であって、排ガスの流入口側にあたる縁部分は、熱交換器へ流入する排ガスと直接接触するため、排ガス中の塵による腐食や、熱による歪み割れ等によって損傷を生じやすく、縁部分同士を溶接等により接合した箇所も損傷を生じやすい。
【０００７】
熱交換器に流入してくる排ガスによりパネルの縁部分で生じる損傷の問題を解決するために、特開平１０−１７０１７４号公報には廃熱回収装置および廃棄物処理装置の発明（先行技術１）が記載されている。先行技術１では、高温の燃焼排ガスが流入する熱交換器の上流側先端部（高温流体の流入口側に相当）の上流側に、内部を冷却水が流れる棒状体を先端保護手段として取り付け、熱交換器の上流側先端部の損傷を防止するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術１における熱交換器にあっては、高温の燃焼排ガスが流入する熱交換器の上流側先端部が、流入する高温の燃焼排ガスに対して露出したままであるため、この上流側先端部が燃焼排ガス中の塵等の腐食性を有する物質による腐食や高温の排ガスによる熱歪みによって損傷することを完全に防止できない。したがって、この上流側先端部に損傷を生じると、熱交換器のパネルを全部交換しなければならなかった。
【０００９】
また、先行技術１における熱交換器にあっては、先端保護手段としての棒状体も燃焼排ガス中の腐食性を有する物質や高温によって腐食等して損傷する。この場合、棒状体は全体を一体化して構成されているので、棒状体の損傷を生じた部分だけを交換することはできず、棒状体を全部交換しなければならなくなり、メンテナンスに要する手間やコストが大きくなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高温流体と低温流体との流路を仕切るパネルの高温流体の流入口側の縁部分の損傷を防止して、熱交換器の寿命を延ばすことができ、しかもそのメンテナンスを容易に行うことが可能な熱交換器パネル用保護カバー及び熱交換器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明は、複数枚のパネルが積層され、隣接する２枚の前記パネルの間に挟まれた高温流体の流路と低温流体の流路とが交互に形成され、前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記高温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合され、前記高温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記低温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合されてなる熱交換器の当該パネルを保護するカバーであって、少なくとも前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルを接合する縁部分のうち、前記高温流体の流入口側にあたる縁部分上に覆い被せて取り付けられる熱交換器パネル用保護カバーである。
【００１２】
請求項１の発明によると、熱交換器パネル用保護カバーは、熱交換器の低温流体の流路を間に挟んだ２枚のパネルの接合されている縁部分のうち、高温流体の流入口側にあたる縁部分を覆い、この縁部分が熱交換器に流入する高温流体と直接接触することを防止する。したがって、熱交換器パネル用保護カバーに覆われた縁部分が、高温流体中の塵による腐食や熱による歪み割れ等によって損傷するのを防止できる。
【００１３】
また、熱交換器パネル用保護カバーは、高温流体と直接接触して損傷を受けるが、それ単体で１つのユニットを構成するため、熱交換器に着脱可能であり、損傷した熱交換器パネル用保護カバーを交換することにより、熱交換器のメンテナンスは容易にできるようになる。
さらに、熱交換器パネル用保護カバーの高温流体の流入側に丸みをつければ、高温流体の流路の流入口において、高温流体の流れが整えられるため、高温流体の流路へ高温流体の流れを妨げることなく円滑に流入させることができるようになるため好ましい。
【００１４】
なお、高温流体及び低温流体としては、各種気体や各種液体を挙げることができる。また、内部に塵等の異物が混入している場合も勿論本発明の対象となる。請求項２の発明は、請求項１に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記パネルの高温流体の流入口側にあたる縁部分の延伸方向の一部分に取り付けられる熱交換器パネル用保護カバーである。
【００１５】
請求項２の発明によると、１つの熱交換器パネル用保護カバーは、パネルの高温流体の流入口側にあたる縁部分の一部分のみを覆い、パネルの高温流体の流入口側の縁部分は複数の熱交換器パネル用保護カバーを複数並べて設置することによって該縁部分の延伸方向に連続して覆われる。したがって、一部の熱交換器パネル用保護カバーが損傷したときは、損傷した部分を有する熱交換器パネル用保護カバーのみを交換すればよく、メンテナンスが容易かつ安価に行える。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器用保護カバーであって、その前記パネルの高温流体の流入口側の縁部分と対向する側の面の少なくとも一部分を断熱材で覆った熱交換器パネル用保護カバーである。
請求項３の発明によると、熱交換器パネル用保護カバーの断熱材が、高温流体の流入口側の縁部分を熱からより確実に保護しており、この縁部分にあって２枚のパネルを溶接等により接合している接合箇所にも高温流体からの熱が伝わるのが抑制される。そして、この接合箇所は低温流体の流路を流れる低温流体に冷却されることから、高温になるのがさらに抑制され、接合箇所の破断や損傷が防止される。
【００１７】
また、熱交換器パネル用保護カバーの表面は高温流体から熱を受けて高温となっており、熱交換器パネル用保護カバーに覆われた縁部分は低温流体によって冷却されて低温となっているので、熱交換器パネル用保護カバーとこれに対抗する縁部分との間に空間が形成されていると、この空間内で結露を生じ、この結露が原因となって縁部分に腐食を生じる恐れがある。しかし、熱交換器パネル用保護カバーが縁部分と対向する側の面を断熱材で覆うようにしているため、空間が狭められ、結露が抑制される。
【００１８】
なお、熱交換器パネル用保護カバーと該縁部分との間の空間は断熱材で完全に充填されているのが結露を完全に防止する観点から好ましく、この場合、該空間は可塑性の断熱材で充填するよう施工するのが好ましい。
さらに、断熱材が存在することによって、熱交換器パネル用保護カバーの強度が向上し、メンテナンス等で熱交換器パネル用保護カバーに人が乗るなどして大きな荷重が加わっても、熱交換器パネル用保護カバーが損傷するのを防止でき、メンテナンスも容易に行える。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記パネルの高温流体の流入口側の縁部分に設けられた固定手段によって前記熱交換器に固定される構成になる熱交換器パネル用保護カバーである。
請求項４の発明によると、熱交換器パネル用保護カバーは固定手段を介してパネルの縁部分に取り付けられることとなり、熱交換器パネル用保護カバーの取り付けや交換は簡便な作業となり、メンテナンスが容易に行える。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項４に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記固定手段をなす割りピンの先端部分が挿通し、この割りピンの先端部分が割り広げられる固定用の穴を形成した熱交換器パネル用保護カバーである。
請求項５の発明によると、熱交換器パネル用保護カバーに設けられた穴を、固定手段の割りピンの先端部が挿通し、この割りピンの先端部を割り広げて熱交換器パネル用保護カバーをパネルの縁部分に固定する。したがって、熱交換器パネル用保護カバーの取り付けや交換は簡便な作業となり、メンテナンスが容易に行える。
【００２１】
請求項６の発明は、複数枚のパネルが積層され、隣接する２枚の前記パネルの間に挟まれた高温流体の流路と低温流体の流路とが交互に形成され、前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記高温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合され、前記高温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記低温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合されてなる熱交換器において、少なくとも前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルを接合する縁部分のうち、前記高温流体の流入口側にあたる縁部分に、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の熱交換器パネル用保護カバーを取り付けた熱交換器である。
【００２２】
請求項６の発明によると、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の熱交換器パネル用保護カバーを備えているので、熱交換器のパネルの縁部分が高温流体及び高温流体中の塵等によって損傷を受けるのを防止でき、熱交換器のメンテナンスも容易に行えるため、熱交換器の寿命が延びる。
請求項７の発明は、請求項６に記載の熱交換器であって、低温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの高温流体の流出口側にあたる該縁部分、高温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの低温流体の流入口側にあたる該縁部分、高温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの低温流体の流出口側にあたる該縁部分のうち１つ以上の縁部分に、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の熱交換器パネル用保護カバーを取り付けた熱交換器である。
【００２３】
請求項７の発明によると、高温流体のみならず低温流体が塵等を含んでいる場合、低温流体の流入口側にあたるパネルの縁部分に熱交換器パネル用保護カバーを取り付けることで、この縁部分が損傷を受けるのを防止できる。また、隣接するパネル同士をつなぐ縁部分の接合箇所の内外で、高温流体によって直接熱せられる部分と、低温流体によって直接冷却される部分とが生じ、接合箇所が熱歪みによる損傷を受けるのも防止できる。したがって、熱交換器の寿命が延びる。
【００２４】
また、低温流体を高温流体によって加熱することを目的とする熱交換器の場合には、高温流体の流出口側、低温流体の流入口側、低温流体の流出口側のうちの１つ以上にあたるパネルの縁部分を熱交換器パネル用保護カバーで覆い、同部から熱が逃げることを防止することで、熱交換器から外部へ逃げる熱の量を低く抑え、熱交換器の効率を向上させるという効果もある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１ないし図５を参照して本実施の形態の構成を説明する。
製鉄プラントの製銑・製鋼プロセスにおいて溶銑の脱燐等を行う予備処理工程に、混銑車２から発生する高温流体である排ガスを処理する排ガス処理設備群１０が設置してある（図１を参照）。混銑車２は従来のものと同様のものであり、溶銑の脱燐等の予備処理を行い、排ガスを排ガス処理設備群１０の各排ガス処理設備へ順次送出可能な構成を有する。
【００２６】
また、排ガス処理設備群１０には、従来からあるものと同様に、ボイラー１２、集塵機１４、送風機１６及び放散塔１８等がある。ボイラー１２、集塵機１４、送風機１６、放散塔１８の各構成は、それぞれ従来のものと同様の構成を有する。すなわち、ボイラー１２は、混銑車２より発生する排ガスから熱を回収し、温度が低下した排ガスを後述の熱交換器２０へ送出可能な構成を有する。また、集塵機１４は、熱交換器２０から送られた排ガスから腐食性を有する物質を含む塵等をバグフィルター１５によってフィルタリングして除去可能な構成を有する。さらに、送風機１６は集塵機１４によって清浄にされた排ガスを放散塔１８へ送出可能な構成を有し、放散塔１８は集塵機１４から送られた清浄な排ガスを大気中へ放散可能な構成を有する。熱交換器２０は図１の例のようにボイラー１２と集塵機１４の中間に設置される場合のほか、混銑車２とボイラー１２の中間に設置される場合、あるいは両方に設置される場合もある。
【００２７】
また、熱交換器２０は、後述するパネル用保護カバー４０を装着している点を除いて、従来あるパネル積層式熱交換器と同様の構成を有する。すなわち、図２に示すように、熱交換器２０はその外形がほぼ立方体をなし、上面に排ガスの流入口２４、底面に図示しない排ガスの流出口、前面に低温流体である空気の流入口２６、背面に図示しない空気の流出口が形成されている。そして、熱交換器２０内にはおよそ四辺形をなす複数枚の鋼鈑パネル３２が、熱交換器２０の左右の側面２２と平行に積層して並べられており、各パネル３２の間に挟まれて形成された空間が図４に示すように交互に排ガスの流路２８又は空気の流路３０となっており、各パネル３２が互いに隣接する排ガスの流路２８と空気の流路３０の間を仕切っている。そして、図２に戻ると、排ガスの流路２８は排ガスの流入口２４と前記排ガスの流出口とでそれぞれ開口し、空気の流路３０は空気の流入口２６と前記空気の流出口とでそれぞれ開口している。
【００２８】
さらに、各パネル３２の四辺の縁は、それぞれ熱交換器２０の前面、上面、背面、底面の側を向いており、再び図４に戻って、空気の流路３０を間に挟んで隣接する２枚のパネル３２は、それぞれの上面側縁部分３４と上面側とは反対側の図示しない底面側縁部分において同様に、隣接するもう一方のパネル３２に向かって折り曲げられて、上面側縁部分３４と底面側縁部分にそれぞれ段部３６が形成されており、互いの上面側縁部分３４の段部３６の先端同士と底面側縁部分の段部の先端同士が、それぞれ縁部分の延伸方向に溶接等により接合されている。そして、上面側縁部分３４同士間の接合箇所３８と底面側縁部分同士間の接合箇所は、それぞれ熱交換器２０の上面と底面の側へ突出している。なお、空気の流路３０を間に挟む２枚のパネル３２のそれぞれの上面側縁部分３４が、排ガスの流入口２４側に位置する縁部分となっている。
【００２９】
本発明の１つの実施の形態として、２枚のパネル３２の上面側縁部分３４同士間の接合箇所３８上に、パネル用保護カバー４０の固定手段である割りピン４６が複数本植設されている（図４及び図５を参照）。割りピン４６は例えばステンレス鋼製であり、接合箇所３８上に各割りピン４６を植設している位置は、後述のパネル用保護カバー４０に設けられた図３及び図５に示す穴４２に対応する位置となっており、各割りピン４６の先端は熱交換器２０の上面の方向を向いている。
【００３０】
また、排ガスの流路２８を間に挟む２枚のパネル３２は、それぞれ前面側縁部分と背面側縁部分において同様に、隣接するもう一方のパネル３２に向かって折り曲げられて、前面側縁部分と背面側縁部分にそれぞれ沿った段部が形成されており、互いの前面側縁部分の段部の先端同士と背面側縁部分の段部の先端同士が、縁部分の延伸方向に連続して溶接等により接合されている。そして、前面側縁部分同士間の接合箇所と背面側縁部分同士間の接合箇所は、それぞれ熱交換器２０の前面と背面の側へ突出している。
【００３１】
本発明では、２枚のパネル３２の互いに接合された上面側縁部分３４同士の上を覆って、上面側縁部分３４の一方の端から他方の端まで縁部分の延伸方向に連続して複数のパネル用保護カバー４０を跨設してある。パネル用保護カバー４０は例えばステンレス鋼製（ＳＵＳ３０４）であり、縁部分の延伸方向に相当する方向にＵの字形の断面が連続する形状をなす（図３ないし図５を参照）。そして、パネル用保護カバー４０のＵの字形の両方の脚部間の幅は、空気の流路３０を挟む２枚のパネル３２間の距離と同等の寸法であり、パネル用保護カバー４０の高さは上面側縁部分３４の段部３６から接合箇所３８の先端までの高さよりも高く、Ｕの字形の内側に接合箇所３８を収めることが可能な構成となっている。
【００３２】
本発明の１つの実施の形態として、パネル用保護カバー４０の縁部分の延伸方向に相当する方向の両端よりやや内側寄りの位置には、パネル用保護カバー４０を貫通する穴４２が形成されている。そして、パネル用保護カバー４０のＵの字の内側から外側へかけて穴４２を通って割りピン４６の先端が挿通され、割りピン４６の先端はパネル用保護カバー４０の外側の面に沿って割り広げられる。割り広げられた割りピン４６の先端はパネル用保護カバー４０の外側の面に点溶接にて接合されるようにするなどしてもよく、割りピン４６がパネル用保護カバー４０を上面側縁部分３４の上に固定する。
【００３３】
また、パネル用保護カバー４０のＵの字形の内側の面は断熱材４４で覆うようにするのが好ましく、あるいは図４及び図６に示すように、パネル用保護カバー４０の内側と接合箇所３８の間の空間は断熱材４４の充填によって完全に埋めるようにするのがさらに好ましい。
本発明によれば、各パネル３２のそれぞれの上面側縁部分３４はパネル用保護カバー４０によって覆われており、各パネル３２の上面側縁部分３４の接合箇所３８及び段部３６もパネル用保護カバー４０の内側に収まるようにできるため、各パネル３２の上面側縁部分３４が排ガスの流入口２４側に露出しないようにできる。
【００３４】
なお、以上の例ではパネル用保護カバー４０を割りピン４６によって固定する場合について説明したが、本発明の実施の形態はこれに限るものではなく、ところどころ点溶接することで、パネル用保護カバー４０をパネル３６に固定するなど、その他の方法によってもよい。
本実施の形態は以上のように構成されており、次にその作用について説明する。
【００３５】
図１に戻ると、混銑車２で行われる溶銑の脱燐（溶銑の予備処理の１つ）に伴って、混銑車２からは排ガスが発生する。この排ガスは約８００〜１２００℃の温度を有する高温流体であり、鉄粉を主体とする塵等を含有している。混銑車２を出た排ガスは、排ガス処理設備群１０へ送られる。排ガス処理設備群１０に入った排ガスは、まず、ボイラー１２でその熱の一部を回収され、ボイラー１２を出るときの排ガスの温度は約４５０℃まで下がっている。ボイラー１２を出た排ガスの温度は、ボイラー１２より下流に位置する別の排ガス処理設備である集塵機１４のバグフィルター１５の耐熱温度よりも高いので、熱交換器２０によってバグフィルター１５の耐熱温度以下の温度まで冷却される。
【００３６】
次に、熱交換器２０に入った排ガスは、図２に示す熱交換器２０の上面にある排ガスの流入口２４から図４に示すように排ガスの流路２８へ流入し、前記排ガスの流出口から熱交換器２０の外へ流出する。また、熱交換器２０は図２に示すように空気を冷却用の低温流体として空気の流入口２６から図４中の空気の流路３０へ取り入れ、前記空気の流出口から熱交換器２０の外へ流出させる。排ガスの流路２８と空気の流路３０とは１枚のパネル３２によって隔てられているだけなので、このパネル３２を介して排ガスの熱は空気へ伝達され、排ガスの温度は下がり、空気の温度は上がる。そして、熱交換器２０を出た排ガスは、その温度が約１００度となる。
【００３７】
また、図４からわかるように、排ガスは排ガスの流入口２４においてパネル用保護カバー４０とぶつかる。パネル用保護カバー４０とぶつかった排ガスは、パネル用保護カバー４０の両側にある排ガスの流路２８へ分けられて円滑に流れる。パネル用保護カバー４０は各パネル３２の上面側縁部分３４を覆っており、各上面側縁部分３４は、パネル用保護カバー４０の下にあって排ガスに直接触れない。したがって、排ガス内の鉄粉等の腐食性を有する物質の塵等が上面側縁部分３４に接触して、上面側縁部分３４に腐食を生じるのを防止でき、パネル３２に熱歪みによりクラックが入ったり、穴があいたりして空気の流路３０と排ガスの流路２８とが連通してしまうのも防止できる。
【００３８】
さらに、パネル用保護カバー４０の内側に収まっている上面側縁部分３４の接合箇所３８は、パネル用保護カバー４０の内側と直接接触しておらず、接合箇所３８とパネル用保護カバー４０との間は好ましくは断熱材４４により充填されるため、パネル用保護カバー４０にぶつかる排ガスの熱が直接に接合箇所３８に伝わることはない。したがって、接合箇所３８の一部分が空気の流路３０を流れる空気によって冷却されるとともに、接合箇所３８の周辺の一部分が排ガスの熱によって高温となることはなく、接合箇所３８に温度差に起因した大きな熱歪みが生じるのを防止でき、接合箇所３８が損傷したりするのも防止できる。
【００３９】
また、パネル用保護カバー４０の内側と上面側縁部分３４の間には断熱材４４を充填することによって完全に埋めてしまうのが好ましく、この場合、上面側縁部分３４の上等の結露に起因した上面側縁部分３４の腐食を防止できる。
次に、熱交換器２０を出て約１００度となった排ガスは集塵機１４へ送られ、集塵機１４のバグフィルター１５によって排ガス中の鉄粉等腐食性を有する物質の塵等が除去される。集塵機１４へ入る排ガスはバグフィルター１５の耐熱温度よりも低い温度となっているので、バグフィルター１５が高温によって損傷するのを防止できる。
【００４０】
集塵機１４を出た排ガスは塵等を除去されて清浄になっている。清浄になった排ガスは送風機１６によって昇圧され、放散塔１８から大気中へ放出される。
また、熱交換器２０のメンテナンス等において、排ガスの流入口２４上を作業員が歩くなどして、大きな荷重がパネル用保護カバー４０にかかることがある。しかし、パネル用保護カバー４０の内側に断熱材が充填してあれば、パネル用保護カバー４０は荷重に耐えることができ、へこんだり変形したりして損傷するのを防止できる。
【００４１】
さらに、パネル用保護カバー４０は、排ガスの流入口２４側から流入してくる排ガスと直接接触するので、腐食や熱歪み等により損傷を受ける。本発明において好ましくは、パネル用保護カバー４０を小ユニット化し、熱交換器２０に複数並べて取り付けておき、メンテナンス時に複数のパネル用保護カバー４０のうち損傷を生じているパネル用保護カバー４０だけを交換するようにすればよい。パネル用保護カバー４０を割りピン４６で固定している場合、パネル用保護カバー４０を交換するときは、固定している割りピン４６の先端の点溶接された部分を切断し、目的のパネル用保護カバー４０を取り外し、その後、新たなパネル用保護カバー４０を再び割りピン４６で固定するようにすることにより、パネル用保護カバー４０の交換を簡便に行うことができる。
【００４２】
したがって、パネル用保護カバー４０を小ユニット化し、各パネル３２の上面側縁部分３４の延伸方向に複数並べて跨設することによって、各パネル３２の上面側縁部分３４が排ガス中の鉄粉等腐食性を有する物質の塵等によって損傷するのを防止し、熱交換器２０の寿命を延ばすことができるとともに、熱交換器２０のメンテナンスも容易に行えるようになる。
【００４３】
なお、以上に述べた実施の形態においては、パネル用保護カバー４０を割りピン４６によって各パネル３２の上面側縁部分３４の上に固定することとしたが、図６の変形例１に示すように、ボルト４８とナット５０によって固定することも可能である。すなわち、割りピン４６の替わりにボルト４８を上面側縁部分３４の接合箇所３８上に植設し、このボルト４８の先端部をパネル用保護カバー４０の穴４２に挿通させ、ナット５０をこのボルト４８の先端と螺合させてパネル用保護カバー４０を固定するようにするのである。
【００４４】
また、以上述べた実施の形態においては、パネル用保護カバー４０の断面はＵの字形をなすとしたが、図７の変形例２に示すように、略コの字形の断面をなすようにすることも可能であり、Ｖの字形の断面としたり、左右非対称形の断面をなすようにすることも可能である。また、Ｖの字形の断面とすると、排ガスの流入口２４において、排ガスはパネル用保護カバー４０の両側の斜面に沿うように流れるので、より円滑に排ガスを流路２８へ導入することができる。
【００４５】
さらに、空気の流路３０を挟む２枚のパネル３２の各上面側縁部分３４の段部３６の幅は、互いに同じ寸法であっても、異なる寸法であってもよく、図７に示すように、一方のパネル３２側の段部３６の幅を広くし、他方のパネル３２側の段部３６の幅を狭くすることも可能である。
また、パネル用保護カバー４０及び割りピン４６をステンレス鋼製としたが、これらの材質はステンレス鋼に限定されるものではなく、耐食性と耐熱性を有する他の材質を用いることも可能である。
【００４６】
また、以上述べた実施の形態においては、パネル用保護カバー４０は高温流体である排ガスの流入口２４側にあたる各パネル３２の上面側縁部分３４の上に跨設されるとしたが、図８に示すように、低温流体である空気の流入口２６側にあたる各パネル３２の前面側縁部分のほか、図示しない高温流体流出口側や低温流体流出口側にあたる各パネル３２の縁部分にも跨設することも可能である。この場合、各パネル３２の上面側縁部分３４と同様に、各パネル３２の前面側縁部分等にある接合箇所に複数の割りピンを植設して、前面側縁部分等を覆うように跨設されるパネル用保護カバー４０を固定するようにするのが好ましいことは同様である。このようにすれば、空気の流路３０へ流入する空気の中に鉄粉等の腐食性を有する物質の塵等が含まれていても、各パネル３２の前面側縁部分等が同様に、損傷を受けるのを防止できる。
【００４７】
さらに、排ガスの流出口側、空気の流入口２６側、空気の流出口側にあたる各パネル３２の縁部分の１つ以上にパネル用保護カバー４０を跨設すれば、例えば、空気を加熱して利用する用途に供する熱交換器の場合、熱が逃げることを抑制できることから、熱交換器２０の効率が向上する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、上記のような熱交換器パネル用保護カバー及び熱交換器により、高温流体と低温流体との流路を仕切るパネルの高温流体の流入口側の縁部分の損傷を防止でき、熱交換器の寿命を延ばすことができ、メンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排ガス処理設備の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係る熱交換器パネル用保護カバーの斜視図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に係る熱交換器パネル用保護カバーの縁部分の延伸方向に相当する方向に対し垂直な断面による断面図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態に係る熱交換器パネル用保護カバーの部分側面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である変形例１に係る熱交換器パネル用保護カバーの延伸方向に垂直な部分縦断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態である変形例２に係る熱交換器パネル用保護カバーの延伸方向に垂直な部分縦断面図である。
【図８】本発明のまた別の実施の形態に係る熱交換器パネル用保護カバーを空気の流入口側に設置した熱交換器の斜視図である。
【符号の説明】
２ 混銑車
１０ 排ガス処理設備群
１２ ボイラー
１４ 集塵機
１５ バグフィルター
１６ 送風機
１８ 放散塔
２０ 熱交換器
２２ 熱交換器側面
２４ 排ガスの流入口
２６ 空気の流入口
２８ 排ガスの流路
３０ 空気の流路
３２ パネル
３４ パネルの上面側縁部分
３６ 段部
３８ パネル同士の接合箇所
４０ パネル用保護カバー
４２ 穴
４４ 断熱材
４６ 割りピン
４８ ボルト
５０ ナット
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層した複数のパネルの間を高温流体と低温流体が交互に流れる熱交換器と、この熱交換器のパネルの保護カバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、様々なプラントで発生する高温の排ガスが、そのプラントに設けられた排ガス処理設備で処理されている。この排ガスの熱により、排ガス処理設備が劣化するのを抑制するために排ガスを冷却したり、あるいは熱を有効利用する目的で、排ガス処理設備に向かう配管途中、あるいは複数の排ガス処理設備の中間に熱交換器が設置される場合がある。かかる高温の排ガス処理設備を備えるプラントとしては、廃棄物を燃焼溶融して処理する廃棄物処理プラントや、製銑・製鋼プロセスを有する製鉄プラント等がある。
【０００３】
例えば、図１に示すような製鉄プラントの製銑・製鋼プロセスの例を挙げる。混銑車２中で溶銑に脱燐等の予備処理が行われると、混銑車２から約８００〜１２００℃の高温の排ガスが発生する。この排ガスは熱の回収や塵の除去等の目的で排ガス処理設備群１０を構成する各排ガス処理設備に順次送られ、冷却されて清浄になった排ガスは大気中に放散される。
【０００４】
この場合、排ガス処理設備はボイラー１２、集塵機１４、送風機１６、放散塔１８等とからなる。熱交換器２０は、例えばボイラー１２と集塵機１４の中間に設置される。あるいは熱交換器２０が混銑車２とボイラー１２の中間に設置される場合もある。前者の例の場合で言うと、排ガスは最初にボイラー１２でその熱の一部を回収され、約４５０℃まで温度が下がる。そして、集塵機１４のバグフィルター１５の耐熱温度まで排ガスの温度を下げるために、ボイラー１２を出た排ガスは高温流体として熱交換器２０に送られ、低温流体である空気と熱交換をして約１００℃まで温度が下がる。約１００℃まで温度が下がった排ガスは、熱交換器２０を出て集塵機１４に送られ、集塵機１４のバグフィルター１５によって排ガス中の塵等が除去される。そして、集塵機１４を出た排ガスは、冷却され清浄になっており、送風機１６によって放散塔１８から大気中へ放散される。
【０００５】
これらの排ガス処理設備群１０の中間に設置された熱交換器２０には、多くの場合、積層した複数の鋼鈑等のパネルからなるパネル積層式熱交換器が用いられており、高温流体である排ガスと低温流体である空気との間で熱交換を行い、排ガスを冷却している。パネル積層式熱交換器では、互いに隣接する２枚のパネルの間に排ガスの流路と空気の流路とが交互に形成されており、これらの流路を排ガスと空気とがそれぞれ独立して流れる。空気の流路を間に挟む２枚のパネルは、排ガスの流入口側と流出口側に向いた各縁部分同士が溶接等により接合されている。同様に、排ガスの流路を間に挟む２枚のパネルは、空気の流入口側と流出口側に向いた各縁部分同士が溶接等により接合されている。そして、排ガスの流路を流れる排ガスから、空気の流路を流れる空気へ、間を隔てるパネルを介して熱が伝達されることにより熱交換が行われる。
【０００６】
かかるパネル積層式熱交換器において、流入してくる排ガスはその温度が約４５０℃と高温であり、また、鉄粉を主とする塵が混入している。したがって、空気の流路を間に挟んでつながれた２枚のパネルの縁部分であって、排ガスの流入口側にあたる縁部分は、熱交換器へ流入する排ガスと直接接触するため、排ガス中の塵による腐食や、熱による歪み割れ等によって損傷を生じやすく、縁部分同士を溶接等により接合した箇所も損傷を生じやすい。
【０００７】
熱交換器に流入してくる排ガスによりパネルの縁部分で生じる損傷の問題を解決するために、特開平１０−１７０１７４号公報には廃熱回収装置および廃棄物処理装置の発明（先行技術１）が記載されている。先行技術１では、高温の燃焼排ガスが流入する熱交換器の上流側先端部（高温流体の流入口側に相当）の上流側に、内部を冷却水が流れる棒状体を先端保護手段として取り付け、熱交換器の上流側先端部の損傷を防止するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先行技術１における熱交換器にあっては、高温の燃焼排ガスが流入する熱交換器の上流側先端部が、流入する高温の燃焼排ガスに対して露出したままであるため、この上流側先端部が燃焼排ガス中の塵等の腐食性を有する物質による腐食や高温の排ガスによる熱歪みによって損傷することを完全に防止できない。したがって、この上流側先端部に損傷を生じると、熱交換器のパネルを全部交換しなければならなかった。
【０００９】
また、先行技術１における熱交換器にあっては、先端保護手段としての棒状体も燃焼排ガス中の腐食性を有する物質や高温によって腐食等して損傷する。この場合、棒状体は全体を一体化して構成されているので、棒状体の損傷を生じた部分だけを交換することはできず、棒状体を全部交換しなければならなくなり、メンテナンスに要する手間やコストが大きくなってしまう。
【００１０】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高温流体と低温流体との流路を仕切るパネルの高温流体の流入口側の縁部分の損傷を防止して、熱交換器の寿命を延ばすことができ、しかもそのメンテナンスを容易に行うことが可能な熱交換器パネル用保護カバー及び熱交換器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明は、複数枚のパネルが積層され、隣接する２枚の前記パネルの間に挟まれた高温流体の流路と低温流体の流路とが交互に形成され、前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記高温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合され、前記高温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記低温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合されてなる熱交換器の当該パネルを保護するカバーであって、少なくとも前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルを接合する縁部分のうち、前記高温流体の流入口側にあたる縁部分上に覆い被せて取り付けられる熱交換器パネル用保護カバーである。
【００１２】
請求項１の発明によると、熱交換器パネル用保護カバーは、熱交換器の低温流体の流路を間に挟んだ２枚のパネルの接合されている縁部分のうち、高温流体の流入口側にあたる縁部分を覆い、この縁部分が熱交換器に流入する高温流体と直接接触することを防止する。したがって、熱交換器パネル用保護カバーに覆われた縁部分が、高温流体中の塵による腐食や熱による歪み割れ等によって損傷するのを防止できる。
【００１３】
また、熱交換器パネル用保護カバーは、高温流体と直接接触して損傷を受けるが、それ単体で１つのユニットを構成するため、熱交換器に着脱可能であり、損傷した熱交換器パネル用保護カバーを交換することにより、熱交換器のメンテナンスは容易にできるようになる。
さらに、熱交換器パネル用保護カバーの高温流体の流入側に丸みをつければ、高温流体の流路の流入口において、高温流体の流れが整えられるため、高温流体の流路へ高温流体の流れを妨げることなく円滑に流入させることができるようになるため好ましい。
【００１４】
なお、高温流体及び低温流体としては、各種気体や各種液体を挙げることができる。また、内部に塵等の異物が混入している場合も勿論本発明の対象となる。請求項２の発明は、請求項１に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記パネルの高温流体の流入口側にあたる縁部分の延伸方向の一部分に取り付けられる熱交換器パネル用保護カバーである。
【００１５】
請求項２の発明によると、１つの熱交換器パネル用保護カバーは、パネルの高温流体の流入口側にあたる縁部分の一部分のみを覆い、パネルの高温流体の流入口側の縁部分は複数の熱交換器パネル用保護カバーを複数並べて設置することによって該縁部分の延伸方向に連続して覆われる。したがって、一部の熱交換器パネル用保護カバーが損傷したときは、損傷した部分を有する熱交換器パネル用保護カバーのみを交換すればよく、メンテナンスが容易かつ安価に行える。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器用保護カバーであって、その前記パネルの高温流体の流入口側の縁部分と対向する側の面の少なくとも一部分を断熱材で覆った熱交換器パネル用保護カバーである。
請求項３の発明によると、熱交換器パネル用保護カバーの断熱材が、高温流体の流入口側の縁部分を熱からより確実に保護しており、この縁部分にあって２枚のパネルを溶接等により接合している接合箇所にも高温流体からの熱が伝わるのが抑制される。そして、この接合箇所は低温流体の流路を流れる低温流体に冷却されることから、高温になるのがさらに抑制され、接合箇所の破断や損傷が防止される。
【００１７】
また、熱交換器パネル用保護カバーの表面は高温流体から熱を受けて高温となっており、熱交換器パネル用保護カバーに覆われた縁部分は低温流体によって冷却されて低温となっているので、熱交換器パネル用保護カバーとこれに対抗する縁部分との間に空間が形成されていると、この空間内で結露を生じ、この結露が原因となって縁部分に腐食を生じる恐れがある。しかし、熱交換器パネル用保護カバーが縁部分と対向する側の面を断熱材で覆うようにしているため、空間が狭められ、結露が抑制される。
【００１８】
なお、熱交換器パネル用保護カバーと該縁部分との間の空間は断熱材で完全に充填されているのが結露を完全に防止する観点から好ましく、この場合、該空間は可塑性の断熱材で充填するよう施工するのが好ましい。
さらに、断熱材が存在することによって、熱交換器パネル用保護カバーの強度が向上し、メンテナンス等で熱交換器パネル用保護カバーに人が乗るなどして大きな荷重が加わっても、熱交換器パネル用保護カバーが損傷するのを防止でき、メンテナンスも容易に行える。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記パネルの高温流体の流入口側の縁部分に設けられた固定手段によって前記熱交換器に固定される構成になる熱交換器パネル用保護カバーである。
請求項４の発明によると、熱交換器パネル用保護カバーは固定手段を介してパネルの縁部分に取り付けられることとなり、熱交換器パネル用保護カバーの取り付けや交換は簡便な作業となり、メンテナンスが容易に行える。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項４に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記固定手段をなす割りピンの先端部分が挿通し、この割りピンの先端部分が割り広げられる固定用の穴を形成した熱交換器パネル用保護カバーである。
請求項５の発明によると、熱交換器パネル用保護カバーに設けられた穴を、固定手段の割りピンの先端部が挿通し、この割りピンの先端部を割り広げて熱交換器パネル用保護カバーをパネルの縁部分に固定する。したがって、熱交換器パネル用保護カバーの取り付けや交換は簡便な作業となり、メンテナンスが容易に行える。
【００２１】
請求項６の発明は、複数枚のパネルが積層され、隣接する２枚の前記パネルの間に挟まれた高温流体の流路と低温流体の流路とが交互に形成され、前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記高温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合され、前記高温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記低温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合されてなる熱交換器において、少なくとも前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルを接合する縁部分のうち、前記高温流体の流入口側にあたる縁部分に、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の熱交換器パネル用保護カバーを取り付けた熱交換器である。
【００２２】
請求項６の発明によると、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の熱交換器パネル用保護カバーを備えているので、熱交換器のパネルの縁部分が高温流体及び高温流体中の塵等によって損傷を受けるのを防止でき、熱交換器のメンテナンスも容易に行えるため、熱交換器の寿命が延びる。
請求項７の発明は、請求項６に記載の熱交換器であって、低温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの高温流体の流出口側にあたる該縁部分、高温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの低温流体の流入口側にあたる該縁部分、高温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの低温流体の流出口側にあたる該縁部分のうち１つ以上の縁部分に、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の熱交換器パネル用保護カバーを取り付けた熱交換器である。
【００２３】
請求項７の発明によると、高温流体のみならず低温流体が塵等を含んでいる場合、低温流体の流入口側にあたるパネルの縁部分に熱交換器パネル用保護カバーを取り付けることで、この縁部分が損傷を受けるのを防止できる。また、隣接するパネル同士をつなぐ縁部分の接合箇所の内外で、高温流体によって直接熱せられる部分と、低温流体によって直接冷却される部分とが生じ、接合箇所が熱歪みによる損傷を受けるのも防止できる。したがって、熱交換器の寿命が延びる。
【００２４】
また、低温流体を高温流体によって加熱することを目的とする熱交換器の場合には、高温流体の流出口側、低温流体の流入口側、低温流体の流出口側のうちの１つ以上にあたるパネルの縁部分を熱交換器パネル用保護カバーで覆い、同部から熱が逃げることを防止することで、熱交換器から外部へ逃げる熱の量を低く抑え、熱交換器の効率を向上させるという効果もある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１ないし図５を参照して本実施の形態の構成を説明する。
製鉄プラントの製銑・製鋼プロセスにおいて溶銑の脱燐等を行う予備処理工程に、混銑車２から発生する高温流体である排ガスを処理する排ガス処理設備群１０が設置してある（図１を参照）。混銑車２は従来のものと同様のものであり、溶銑の脱燐等の予備処理を行い、排ガスを排ガス処理設備群１０の各排ガス処理設備へ順次送出可能な構成を有する。
【００２６】
また、排ガス処理設備群１０には、従来からあるものと同様に、ボイラー１２、集塵機１４、送風機１６及び放散塔１８等がある。ボイラー１２、集塵機１４、送風機１６、放散塔１８の各構成は、それぞれ従来のものと同様の構成を有する。すなわち、ボイラー１２は、混銑車２より発生する排ガスから熱を回収し、温度が低下した排ガスを後述の熱交換器２０へ送出可能な構成を有する。また、集塵機１４は、熱交換器２０から送られた排ガスから腐食性を有する物質を含む塵等をバグフィルター１５によってフィルタリングして除去可能な構成を有する。さらに、送風機１６は集塵機１４によって清浄にされた排ガスを放散塔１８へ送出可能な構成を有し、放散塔１８は集塵機１４から送られた清浄な排ガスを大気中へ放散可能な構成を有する。熱交換器２０は図１の例のようにボイラー１２と集塵機１４の中間に設置される場合のほか、混銑車２とボイラー１２の中間に設置される場合、あるいは両方に設置される場合もある。
【００２７】
また、熱交換器２０は、後述するパネル用保護カバー４０を装着している点を除いて、従来あるパネル積層式熱交換器と同様の構成を有する。すなわち、図２に示すように、熱交換器２０はその外形がほぼ立方体をなし、上面に排ガスの流入口２４、底面に図示しない排ガスの流出口、前面に低温流体である空気の流入口２６、背面に図示しない空気の流出口が形成されている。そして、熱交換器２０内にはおよそ四辺形をなす複数枚の鋼鈑パネル３２が、熱交換器２０の左右の側面２２と平行に積層して並べられており、各パネル３２の間に挟まれて形成された空間が図４に示すように交互に排ガスの流路２８又は空気の流路３０となっており、各パネル３２が互いに隣接する排ガスの流路２８と空気の流路３０の間を仕切っている。そして、図２に戻ると、排ガスの流路２８は排ガスの流入口２４と前記排ガスの流出口とでそれぞれ開口し、空気の流路３０は空気の流入口２６と前記空気の流出口とでそれぞれ開口している。
【００２８】
さらに、各パネル３２の四辺の縁は、それぞれ熱交換器２０の前面、上面、背面、底面の側を向いており、再び図４に戻って、空気の流路３０を間に挟んで隣接する２枚のパネル３２は、それぞれの上面側縁部分３４と上面側とは反対側の図示しない底面側縁部分において同様に、隣接するもう一方のパネル３２に向かって折り曲げられて、上面側縁部分３４と底面側縁部分にそれぞれ段部３６が形成されており、互いの上面側縁部分３４の段部３６の先端同士と底面側縁部分の段部の先端同士が、それぞれ縁部分の延伸方向に溶接等により接合されている。そして、上面側縁部分３４同士間の接合箇所３８と底面側縁部分同士間の接合箇所は、それぞれ熱交換器２０の上面と底面の側へ突出している。なお、空気の流路３０を間に挟む２枚のパネル３２のそれぞれの上面側縁部分３４が、排ガスの流入口２４側に位置する縁部分となっている。
【００２９】
本発明の１つの実施の形態として、２枚のパネル３２の上面側縁部分３４同士間の接合箇所３８上に、パネル用保護カバー４０の固定手段である割りピン４６が複数本植設されている（図４及び図５を参照）。割りピン４６は例えばステンレス鋼製であり、接合箇所３８上に各割りピン４６を植設している位置は、後述のパネル用保護カバー４０に設けられた図３及び図５に示す穴４２に対応する位置となっており、各割りピン４６の先端は熱交換器２０の上面の方向を向いている。
【００３０】
また、排ガスの流路２８を間に挟む２枚のパネル３２は、それぞれ前面側縁部分と背面側縁部分において同様に、隣接するもう一方のパネル３２に向かって折り曲げられて、前面側縁部分と背面側縁部分にそれぞれ沿った段部が形成されており、互いの前面側縁部分の段部の先端同士と背面側縁部分の段部の先端同士が、縁部分の延伸方向に連続して溶接等により接合されている。そして、前面側縁部分同士間の接合箇所と背面側縁部分同士間の接合箇所は、それぞれ熱交換器２０の前面と背面の側へ突出している。
【００３１】
本発明では、２枚のパネル３２の互いに接合された上面側縁部分３４同士の上を覆って、上面側縁部分３４の一方の端から他方の端まで縁部分の延伸方向に連続して複数のパネル用保護カバー４０を跨設してある。パネル用保護カバー４０は例えばステンレス鋼製（ＳＵＳ３０４）であり、縁部分の延伸方向に相当する方向にＵの字形の断面が連続する形状をなす（図３ないし図５を参照）。そして、パネル用保護カバー４０のＵの字形の両方の脚部間の幅は、空気の流路３０を挟む２枚のパネル３２間の距離と同等の寸法であり、パネル用保護カバー４０の高さは上面側縁部分３４の段部３６から接合箇所３８の先端までの高さよりも高く、Ｕの字形の内側に接合箇所３８を収めることが可能な構成となっている。
【００３２】
本発明の１つの実施の形態として、パネル用保護カバー４０の縁部分の延伸方向に相当する方向の両端よりやや内側寄りの位置には、パネル用保護カバー４０を貫通する穴４２が形成されている。そして、パネル用保護カバー４０のＵの字の内側から外側へかけて穴４２を通って割りピン４６の先端が挿通され、割りピン４６の先端はパネル用保護カバー４０の外側の面に沿って割り広げられる。割り広げられた割りピン４６の先端はパネル用保護カバー４０の外側の面に点溶接にて接合されるようにするなどしてもよく、割りピン４６がパネル用保護カバー４０を上面側縁部分３４の上に固定する。
【００３３】
また、パネル用保護カバー４０のＵの字形の内側の面は断熱材４４で覆うようにするのが好ましく、あるいは図４及び図６に示すように、パネル用保護カバー４０の内側と接合箇所３８の間の空間は断熱材４４の充填によって完全に埋めるようにするのがさらに好ましい。
本発明によれば、各パネル３２のそれぞれの上面側縁部分３４はパネル用保護カバー４０によって覆われており、各パネル３２の上面側縁部分３４の接合箇所３８及び段部３６もパネル用保護カバー４０の内側に収まるようにできるため、各パネル３２の上面側縁部分３４が排ガスの流入口２４側に露出しないようにできる。
【００３４】
なお、以上の例ではパネル用保護カバー４０を割りピン４６によって固定する場合について説明したが、本発明の実施の形態はこれに限るものではなく、ところどころ点溶接することで、パネル用保護カバー４０をパネル３６に固定するなど、その他の方法によってもよい。
本実施の形態は以上のように構成されており、次にその作用について説明する。
【００３５】
図１に戻ると、混銑車２で行われる溶銑の脱燐（溶銑の予備処理の１つ）に伴って、混銑車２からは排ガスが発生する。この排ガスは約８００〜１２００℃の温度を有する高温流体であり、鉄粉を主体とする塵等を含有している。混銑車２を出た排ガスは、排ガス処理設備群１０へ送られる。排ガス処理設備群１０に入った排ガスは、まず、ボイラー１２でその熱の一部を回収され、ボイラー１２を出るときの排ガスの温度は約４５０℃まで下がっている。ボイラー１２を出た排ガスの温度は、ボイラー１２より下流に位置する別の排ガス処理設備である集塵機１４のバグフィルター１５の耐熱温度よりも高いので、熱交換器２０によってバグフィルター１５の耐熱温度以下の温度まで冷却される。
【００３６】
次に、熱交換器２０に入った排ガスは、図２に示す熱交換器２０の上面にある排ガスの流入口２４から図４に示すように排ガスの流路２８へ流入し、前記排ガスの流出口から熱交換器２０の外へ流出する。また、熱交換器２０は図２に示すように空気を冷却用の低温流体として空気の流入口２６から図４中の空気の流路３０へ取り入れ、前記空気の流出口から熱交換器２０の外へ流出させる。排ガスの流路２８と空気の流路３０とは１枚のパネル３２によって隔てられているだけなので、このパネル３２を介して排ガスの熱は空気へ伝達され、排ガスの温度は下がり、空気の温度は上がる。そして、熱交換器２０を出た排ガスは、その温度が約１００度となる。
【００３７】
また、図４からわかるように、排ガスは排ガスの流入口２４においてパネル用保護カバー４０とぶつかる。パネル用保護カバー４０とぶつかった排ガスは、パネル用保護カバー４０の両側にある排ガスの流路２８へ分けられて円滑に流れる。パネル用保護カバー４０は各パネル３２の上面側縁部分３４を覆っており、各上面側縁部分３４は、パネル用保護カバー４０の下にあって排ガスに直接触れない。したがって、排ガス内の鉄粉等の腐食性を有する物質の塵等が上面側縁部分３４に接触して、上面側縁部分３４に腐食を生じるのを防止でき、パネル３２に熱歪みによりクラックが入ったり、穴があいたりして空気の流路３０と排ガスの流路２８とが連通してしまうのも防止できる。
【００３８】
さらに、パネル用保護カバー４０の内側に収まっている上面側縁部分３４の接合箇所３８は、パネル用保護カバー４０の内側と直接接触しておらず、接合箇所３８とパネル用保護カバー４０との間は好ましくは断熱材４４により充填されるため、パネル用保護カバー４０にぶつかる排ガスの熱が直接に接合箇所３８に伝わることはない。したがって、接合箇所３８の一部分が空気の流路３０を流れる空気によって冷却されるとともに、接合箇所３８の周辺の一部分が排ガスの熱によって高温となることはなく、接合箇所３８に温度差に起因した大きな熱歪みが生じるのを防止でき、接合箇所３８が損傷したりするのも防止できる。
【００３９】
また、パネル用保護カバー４０の内側と上面側縁部分３４の間には断熱材４４を充填することによって完全に埋めてしまうのが好ましく、この場合、上面側縁部分３４の上等の結露に起因した上面側縁部分３４の腐食を防止できる。
次に、熱交換器２０を出て約１００度となった排ガスは集塵機１４へ送られ、集塵機１４のバグフィルター１５によって排ガス中の鉄粉等腐食性を有する物質の塵等が除去される。集塵機１４へ入る排ガスはバグフィルター１５の耐熱温度よりも低い温度となっているので、バグフィルター１５が高温によって損傷するのを防止できる。
【００４０】
集塵機１４を出た排ガスは塵等を除去されて清浄になっている。清浄になった排ガスは送風機１６によって昇圧され、放散塔１８から大気中へ放出される。
また、熱交換器２０のメンテナンス等において、排ガスの流入口２４上を作業員が歩くなどして、大きな荷重がパネル用保護カバー４０にかかることがある。しかし、パネル用保護カバー４０の内側に断熱材が充填してあれば、パネル用保護カバー４０は荷重に耐えることができ、へこんだり変形したりして損傷するのを防止できる。
【００４１】
さらに、パネル用保護カバー４０は、排ガスの流入口２４側から流入してくる排ガスと直接接触するので、腐食や熱歪み等により損傷を受ける。本発明において好ましくは、パネル用保護カバー４０を小ユニット化し、熱交換器２０に複数並べて取り付けておき、メンテナンス時に複数のパネル用保護カバー４０のうち損傷を生じているパネル用保護カバー４０だけを交換するようにすればよい。パネル用保護カバー４０を割りピン４６で固定している場合、パネル用保護カバー４０を交換するときは、固定している割りピン４６の先端の点溶接された部分を切断し、目的のパネル用保護カバー４０を取り外し、その後、新たなパネル用保護カバー４０を再び割りピン４６で固定するようにすることにより、パネル用保護カバー４０の交換を簡便に行うことができる。
【００４２】
したがって、パネル用保護カバー４０を小ユニット化し、各パネル３２の上面側縁部分３４の延伸方向に複数並べて跨設することによって、各パネル３２の上面側縁部分３４が排ガス中の鉄粉等腐食性を有する物質の塵等によって損傷するのを防止し、熱交換器２０の寿命を延ばすことができるとともに、熱交換器２０のメンテナンスも容易に行えるようになる。
【００４３】
なお、以上に述べた実施の形態においては、パネル用保護カバー４０を割りピン４６によって各パネル３２の上面側縁部分３４の上に固定することとしたが、図６の変形例１に示すように、ボルト４８とナット５０によって固定することも可能である。すなわち、割りピン４６の替わりにボルト４８を上面側縁部分３４の接合箇所３８上に植設し、このボルト４８の先端部をパネル用保護カバー４０の穴４２に挿通させ、ナット５０をこのボルト４８の先端と螺合させてパネル用保護カバー４０を固定するようにするのである。
【００４４】
また、以上述べた実施の形態においては、パネル用保護カバー４０の断面はＵの字形をなすとしたが、図７の変形例２に示すように、略コの字形の断面をなすようにすることも可能であり、Ｖの字形の断面としたり、左右非対称形の断面をなすようにすることも可能である。また、Ｖの字形の断面とすると、排ガスの流入口２４において、排ガスはパネル用保護カバー４０の両側の斜面に沿うように流れるので、より円滑に排ガスを流路２８へ導入することができる。
【００４５】
さらに、空気の流路３０を挟む２枚のパネル３２の各上面側縁部分３４の段部３６の幅は、互いに同じ寸法であっても、異なる寸法であってもよく、図７に示すように、一方のパネル３２側の段部３６の幅を広くし、他方のパネル３２側の段部３６の幅を狭くすることも可能である。
また、パネル用保護カバー４０及び割りピン４６をステンレス鋼製としたが、これらの材質はステンレス鋼に限定されるものではなく、耐食性と耐熱性を有する他の材質を用いることも可能である。
【００４６】
また、以上述べた実施の形態においては、パネル用保護カバー４０は高温流体である排ガスの流入口２４側にあたる各パネル３２の上面側縁部分３４の上に跨設されるとしたが、図８に示すように、低温流体である空気の流入口２６側にあたる各パネル３２の前面側縁部分のほか、図示しない高温流体流出口側や低温流体流出口側にあたる各パネル３２の縁部分にも跨設することも可能である。この場合、各パネル３２の上面側縁部分３４と同様に、各パネル３２の前面側縁部分等にある接合箇所に複数の割りピンを植設して、前面側縁部分等を覆うように跨設されるパネル用保護カバー４０を固定するようにするのが好ましいことは同様である。このようにすれば、空気の流路３０へ流入する空気の中に鉄粉等の腐食性を有する物質の塵等が含まれていても、各パネル３２の前面側縁部分等が同様に、損傷を受けるのを防止できる。
【００４７】
さらに、排ガスの流出口側、空気の流入口２６側、空気の流出口側にあたる各パネル３２の縁部分の１つ以上にパネル用保護カバー４０を跨設すれば、例えば、空気を加熱して利用する用途に供する熱交換器の場合、熱が逃げることを抑制できることから、熱交換器２０の効率が向上する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、上記のような熱交換器パネル用保護カバー及び熱交換器により、高温流体と低温流体との流路を仕切るパネルの高温流体の流入口側の縁部分の損傷を防止でき、熱交換器の寿命を延ばすことができ、メンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排ガス処理設備の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係る熱交換器パネル用保護カバーの斜視図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態に係る熱交換器パネル用保護カバーの縁部分の延伸方向に相当する方向に対し垂直な断面による断面図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態に係る熱交換器パネル用保護カバーの部分側面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である変形例１に係る熱交換器パネル用保護カバーの延伸方向に垂直な部分縦断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態である変形例２に係る熱交換器パネル用保護カバーの延伸方向に垂直な部分縦断面図である。
【図８】本発明のまた別の実施の形態に係る熱交換器パネル用保護カバーを空気の流入口側に設置した熱交換器の斜視図である。
【符号の説明】
２ 混銑車
１０ 排ガス処理設備群
１２ ボイラー
１４ 集塵機
１５ バグフィルター
１６ 送風機
１８ 放散塔
２０ 熱交換器
２２ 熱交換器側面
２４ 排ガスの流入口
２６ 空気の流入口
２８ 排ガスの流路
３０ 空気の流路
３２ パネル
３４ パネルの上面側縁部分
３６ 段部
３８ パネル同士の接合箇所
４０ パネル用保護カバー
４２ 穴
４４ 断熱材
４６ 割りピン
４８ ボルト
５０ ナット
Claims (7)
- 複数枚のパネルが積層され、隣接する２枚の前記パネルの間に挟まれた高温流体の流路と低温流体の流路とが交互に形成され、前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記高温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合され、前記高温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記低温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合されてなる熱交換器の当該パネルを保護するカバーであって、
少なくとも前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルを接合する縁部分のうち、前記高温流体の流入口側にあたる縁部分上に覆い被せて取り付けられることを特徴とする熱交換器パネル用保護カバー。 - 請求項１に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記パネルの高温流体の流入口側にあたる縁部分の延伸方向の一部分に取り付けられることを特徴とする熱交換器パネル用保護カバー。
- 請求項１又は請求項２に記載の熱交換器用保護カバーであって、その前記パネルの高温流体の流入口側の縁部分と対向する側の面の少なくとも一部分を断熱材で覆ったことを特徴とする熱交換器パネル用保護カバー。
- 請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記パネルの高温流体の流入口側の縁部分に設けられた固定手段によって前記熱交換器に固定される構成になることを特徴とする熱交換器パネル用保護カバー。
- 請求項４に記載の熱交換器用保護カバーであって、前記固定手段をなす割りピンの先端部分が挿通し、この割りピンの先端部分が割り広げられる固定用の穴を形成したことを特徴とする熱交換器パネル用保護カバー。
- 複数枚のパネルが積層され、隣接する２枚の前記パネルの間に挟まれた高温流体の流路と低温流体の流路とが交互に形成され、前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記高温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合され、前記高温流体の流路を挟む２枚のパネルが前記低温流体の流入口側と流出口側にあたる各縁部分同士が接合されてなる熱交換器において、
少なくとも前記低温流体の流路を挟む２枚のパネルを接合する縁部分のうち、前記高温流体の流入口側にあたる縁部分に、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の熱交換器パネル用保護カバーを取り付けたことを特徴とする熱交換器。 - 請求項６に記載の熱交換器であって、低温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの高温流体の流出口側にあたる該縁部分、高温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの低温流体の流入口側にあたる該縁部分、高温流体の流路を間に挟んで縁部分を接合された前記パネルの低温流体の流出口側にあたる該縁部分のうち１つ以上の縁部分に、請求項１ないし請求項５のうちいずれか一項に記載の熱交換器パネル用保護カバーを取り付けたことを特徴とする熱交換器。
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-
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