JP2705545B2 - 熱交換器の低温腐食防止構造 - Google Patents

熱交換器の低温腐食防止構造

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JP2705545B2 JP5313701A JP31370193A JP2705545B2 JP 2705545 B2 JP2705545 B2 JP 2705545B2 JP 5313701 A JP5313701 A JP 5313701A JP 31370193 A JP31370193 A JP 31370193A JP 2705545 B2 JP2705545 B2 JP 2705545B2
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    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、腐食性ガスを含む排ガ
スによって空気を加熱する熱交換器において、空気が流
通する空気管及び空気管が取付けられる管板の低温腐食
を防止するための熱交換器の低温腐食防止構造に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】ごみ焼却炉等から排出される排ガスの余
熱を利用するための手段として、ボイラ付きの大型炉を
除き、一般に、ガス冷却室で高温ガスによる影響のない
温度まで降温した排ガスと、空気とを熱交換するガス式
空気予熱器(熱交換器)が多く用いられている。
【0003】図4は上記の排ガスの余熱利用設備の一例
を示すブロック図で、1は焼却炉、2は焼却炉1から排
出された排ガスを冷却する冷却室、3は冷却室2で降温
された排ガスが送られる熱交換器で、送風機4によって
送り込まれた空気は熱交換器3を通過する間に加熱さ
れ、余熱利用設備5へ送られる。一方、熱交換器3を通
過した排ガスは、集塵機6で清浄化され、送風機7によ
り煙突8から外部へ排出される。
【0004】上記のような余熱利用設備において、熱交
換器3には、一般に、ダストによる閉塞等のトラブルが
少ない管外ガス式と呼ばれる形式のものが使用されてい
る。このような管外ガス式熱交換器の一例を図5に示
す。31は排ガスが通過する 例えば断面方形の熱交換器本体で、排ガス入口32と排
ガス出口33とを有し、両側壁(以下管板ということあ
り)34a,34b間には外側に突出して開口する複数
の空気管35が平行に取付けられている。36は空気入
口37を有し、熱交換器本体31の一方の側壁34aに
空気管35の開口部を含む側壁34aを覆って取付けら
れたほぼ漏斗状の空気導入部、38は空気出口39を有
し、他方の側壁34bに空気管35の開口部を含む側壁
34bを覆って取付けられたほぼ漏斗状の空気導出部で
ある。
【0005】上記のような熱交換器3においては、ガス
冷却器2から送られた排ガスは、排ガス入口32から熱
交換本体31内に導かれ、空気管35の間を経て排ガス
出口33から集塵機6へ送られる。一方、送風機4によ
って送られた空気は、空気入口37から空気導入部36
に導かれ、各空気管35内を通って空気導出部38、空
気出口39を経て排出される。この間、熱交換器本体3
1内を通過する200〜500℃程度の排ガスにより、
空気導入部36から各空気管35に導かれた常温程度の
空気は、最高250℃程度まで加熱されて余熱利用設備
5へ送られる。
【0006】ところで、ごみ焼却炉等の排ガスには腐食
性ガスが含まれており、特に、硫酸ガスは150℃で結
露し、排ガス系の機器や煙道を激しく腐食させる。これ
を低温腐食(硫酸露点腐食)とよぶ。このような低温腐
食を防ぐために、機器や煙道のケーシング温度が少なく
とも150℃以上になるように排ガスの温度を維持した
うえで、十分な保温や加熱を行なっている。しかしなが
ら、前述の熱交換器3においては、空気管35の中を空
気が流れて熱交換を行なっているため、排ガスと接する
空気管35の外側、特に空気の温度が常温に近い入口近
傍は容易に150℃以下になってしまう。また、空気管
35を取付ける側壁34aも同様な条件下にある。
【0007】そこで、図6に示すように、空気管35の
入側開口部から空気管35内に短い内挿管40を密着し
て内挿し、排ガスと空気との間の伝熱量を下げて空気管
35の表面温度の低下を抑制し、低温腐食を防止する方
法が実施されている。これを二重管方式と呼び、一般に
空気の入口部のごく短い範囲に適用することで効果を挙
げている。また、側壁34aについても同様に、さらに
もう1枚の板(以下外板という)41を管板34aと並
設して断熱する二重管板方式も採用されている。さら
に、。断熱効果を高めるため、二重化された管板34a
と外板41との間に断熱材42を介装することもおこな
われており、特開昭60−165493号公報に開示さ
れるような施工上の工夫もみられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述の二重管方式や二
重管板方式を採用する場合、多数ある空気管35への内
挿管40の挿入施工が困難であり、また、管板34a及
び外板41と内挿管40との溶接が面倒で、多くの工数
を要する。さらに、管板34aと外板41との間に断熱
材42を介装する場合は、より一層の工数を必要とす
る。
【0009】一方、むやみに二重管部の伝熱量を低下さ
せると、そこでの空気加熱がほとんど行なわれず、二重
管部の出口(空気管35が一重になったところ)に至っ
ても空気温度が低く、結局、二重管部の出口近傍で低温
腐食が発生してしまうことがあった。さらに、二重管に
する工事は、運転後実際に低温腐食が発生してから改造
することも多く、この場合には一層工事が困難で多くの
工数を要する。
【0010】本発明は、上記の課題を解決すべくなされ
たもので、構造が簡単で施工が容易であり、その上低温
腐食の発生を確実に防止することのできる熱交換器の低
温腐食防止構造を得ることを目的としたものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱交換器の
低温腐食防止構造は、腐食性ガスを含む排ガスが通過す
る熱交換器本体と、この熱交換器本体の管板間に取付け
られた複数の空気管とからなり、空気管に空気を通過さ
せて加熱する熱交換器において、空気管の内径より小径
の内挿管を外板に取付けた複数の内挿管ユニットを有
し、内挿管を空気管に挿入して管板と外板との間に隙間
を隔てて各内挿管ユニットを固定すると共に、内挿管ユ
ニットの外板又は隣接する外板間の少なくとも一部に空
気流入口を設けたものである。
【0012】また、空気管の内径より小径の複数の内挿
管が取付けられ、かつ複数の空気流入口が設けられた外
板を有し、内挿管を少なくとも一部の空気管に挿入して
管板と外板との間に隙間を隔てて外板を固定したもので
ある。
【0013】
【作用】加熱される空気の主流は内挿管内に導かれる
が、一部は外板又は外板間に設けた空気流入口から管板
と外板の間及び空気管と内挿管との間に流入する。この
空気の流れによって、従来の二重管方式及び二重管板方
式の場合に比べて、その部分の伝熱量より多く熱交換す
ることによって空気加熱が行なわれるので、内挿管出口
部近傍における空気温度を高く維持することができ、低
温腐食を防止することができる。
【0014】この場合、管板と外板の間及び空気管と内
挿管との間に流れる空気量はごく僅かでよく、その量は
外板に設けた空気流入口や外板間の隙間からの流入程度
で十分である。内挿管はその施工条件により、全部又は
一部を外板に取付けたのち、熱交換器本体に設けた空気
管に挿入し、管板に施工する。空気管と内挿管との間に
はすき間があり、また管板と外板との間には断熱材を介
装せず、さらに、複数本の内挿管をまとめて空気管に挿
入して内挿管ユニットを装着できるので、施工がきわめ
て容易である。
【0015】
【実施例】
実施例1 図1は本発明実施例の模式図、図2はその要部の一部拡
大図である。なお、図5〜図6で説明した従来例と同じ
部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。図に
おいて、50は内挿管ユニットで、図3に示すように、
分割された外板51に、空気管35に対応して穴をあ
け、この穴に空気管35の内径より小径の複数本(図に
は4本の場合が示してある)の内挿管52を溶接により
取付けたものである。なお、本実施例においては、内挿
管52の外径d2 を空気管35の内径より2mm以上小
さく形成した。
【0016】上記のような内挿管ユニット50は、各内
挿管52をそれぞれ対応する空気管35の入側開口部に
挿入し、外板51を管板34aから突出した空気管35
の端部に当接させ、隣接する外板50の間を溶接により
部分的に固定する。このとき、空気管35と内挿管52
との間及び管板34aと外板51との間には、少なくと
も1mm以上の隙間53,54が形成されており、ま
た、各内挿管ユニット50の外板51の間には、溶接さ
れなかった部分が空気流入口55として開口している。
【0017】この場合、空気管35の端部は管板34a
から所定の長さ突出し、その突出部が管板34aに溶接
されており、突出部は内挿管ユニット50を装着する際
の外板51の位置決め用スペーサとして利用できる。ま
た、空気管35の端部は、外板51の接触部から空気が
流入しうるように荒仕上げでよい。さらに、空気管35
と内挿管52及び管板34aと外板51が部分的に接触
していてもその性能にはほとんど影響がないので、施工
精度に気を使うことはない。
【0018】次に、上記のように構成した本発明の作用
を説明する。ガス冷却器2から送られた排ガスは、排ガ
ス入口32から熱交換器本体31内に導かれ、管35の
間を経て排ガス出口33から集塵機6へ送られる。一
方、送風機4によって送られた空気は、空気流入口37
から空気導入部36に導かれ、各空気管35内を通って
空気導出部38、空気出口39を経て排出される。この
間、熱交換器本体31内を通過する200〜500℃程
度の排ガスにより、各空気管35に導かれた常温程度の
空気は、最高250℃程度まで加熱され、余熱利用設備
へ送られる。
【0019】ところで、空気導入部36に導かれた空気
の一部は、内挿管ユニット50の隣接する外板51の間
に形成された空気流入口55から、管板34aと外板5
1とによって形成された隙間53に侵入し、さらにその
一部は、空気管35の端部と外板51との間から空気管
35と内挿管52との間に形成された隙間54に流入す
る。この空気の流れによって、従来の二重管方式、二重
管板方式の場合のその部分の伝熱量より多く熱交換する
ことにより空気加熱が行なわれ、二重管部の出口におけ
る空気の温度を高く維持できるので、二重管部の出口近
傍での低温腐食を防止することができる。この場合、管
板34aと外板51及び空気管35と内挿管52で形成
する隙間53,54に流入する空気量はごく僅かでよ
く、その量は内挿管ユニット50の外板51に設けた穴
や空気流入口55からの流入程度で十分である。
【0020】上記の説明では外板51に4本の内挿管5
2を取付けて内挿管ユニット50を構成した場合を示し
たが、内挿管52の数はこれに限定するものではなく、
1本以上であればよい。また、複数の内挿管ユニット5
0の内挿管52を空気管35に装着して隣接する外板5
1を部分溶接して固定し、溶接されなかった部分を空気
流入口55とした例を説明したが、外板51に空気流入
口を設けてもよい。
【0021】実施例2 第1の実施例では、複数本の内挿管52を有する複数の
内挿管ユニット50を設け、内挿管52と空気管35に
それぞれ挿入して隣接する外板51を部分溶接し、管板
34aと隙間を隔てて外板51を固定するようにした
が、本実施例においては、1枚の外板51に内挿管52
を取付けるようにしたものである。
【0022】すなわち、熱交換器本体31の側壁(管
板)34aとほぼ同じ大きさの外板51に、各空気管3
5に対応して穴を設け、この穴に内挿管52を溶接によ
り固定すると共に、外板51に複数の空気流入口55を
設けたものである。上記のように構成した本実施例にお
いても、第1の実施例と同様に二重管部の出口近傍にお
ける低温腐食を防止することができる。
【0023】なお、上記各実施例において、内挿管52
は、その施工条件によって全部を分割した外板51にそ
れぞれ取付けて内挿管ユニット50とし、あるいは全部
を1枚の外板51に取付けて空気管に挿入するようにし
てもよく、あるいは、一部を内挿管ユニット50とし又
は外板51に取付け、残部を直接空気管35に挿入する
など、適宜変更することができる。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、管板と外板との間及び空気管と内挿管との間に隙間
を形成し、この隙間に空気が流入しうるように構成し、
この空気の流れによってその部分の空気を従来より多く
熱交換して加熱するようにしたので、挿入管出口部近傍
における空気温度を高く維持することができる。このた
め、挿入管出口部近傍に結露を生じることがなく、低温
腐食を確実に防止することができる。
【0025】また、内挿管の全部又は一部を外板に取付
けたのち空気管に挿入して施工するが、空気管と内挿管
との間に隙間があること、管板と外板との間に断熱材を
介装しないことから施工がきわめて容易である。特に、
運転後に改造する場合は、複数本の内挿管を外板に取付
けた複数の内挿管ユニットを用いることにより、狭い場
所でも施工が著しく容易になり、外板間の隙間をそまま
空気流入口として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の模式図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】本発明の要部をなす内挿管ユニットの実施例の
斜視図である。
【図4】排ガスの余熱利用設備の一例を示すブロック図
である。
【図5】従来の熱交換器の一例の模式図である。
【図6】従来の熱交換器の他の例の要部断面図である。
【符号の説明】
3 熱交換器 31 熱交換器本体 34a,34b 側壁(管板) 35 空気管 50 内挿管ユニット 51 外板 52 内挿管 55 空気流入口

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 腐食性ガスを含む排ガスが通過する熱交
    換器本体と、該熱交換器本体の管板間に取付けられた複
    数の空気管とからなり、該空気管に空気を通過させて加
    熱する熱交換器において、 前記空気管の内径より小径の内挿管を外板に取付けた複
    数の内挿管ユニットを有し、 前記内挿管を空気管に挿入して前記管板と外板との間に
    隙間を隔てて各内挿管ユニットを固定すると共に、前記
    内挿管ユニットの外板又は隣接する外板間の少なくとも
    一部に空気流入口を設けたことを特徴とする熱交換器の
    低温腐食防止構造。
  2. 【請求項2】 腐食性ガスを含む排ガスが通過する熱交
    換器本体と、該熱交換器本体の管板間に取付けられた複
    数の空気管とからなり、該空気管に空気を通過させて加
    熱する熱交換器において、 前記空気管の内径より小径の複数の内挿管が取付けら
    れ、かつ複数の空気流入口が設けられた外板を有し、 前記内挿管を少なくとも一部の空気管に挿入し、前記管
    板と外板との間に隙間を隔てて前記外板を固定したこと
    を特徴とする熱交換器の低温腐食防止構造。
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