JP4141337B2 - Air heater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気加熱器に関し、例えば、廃棄物を処理した燃焼排ガスにより空気を加熱する空気加熱器に関する。
【0002】
【従来の技術】
廃棄物処理装置は、廃棄物(例えば、家庭やオフィスなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物や、廃プラスチック、カーシュレッダーダスト、廃オフィス機器、電子機器、化粧品などの産業廃棄物)を熱分解した後に燃焼処理したり、廃棄物を直接に燃焼処理したりするものが知られている。そして、燃焼処理で発生する燃焼排ガスの熱エネルギを回収して有効利用を図る1つの方法として、燃焼排ガスが通流する煙道に空気加熱器を設けて高温の空気を得ることが行われている。
【0003】
この空気加熱器は、燃焼排ガスの流路内に伝熱管を吊り下げて設け、その伝熱管に空気を通流させて加熱するものが知られている。伝熱管は、内管、この内管の下端に支持された金属製の受け具、この受け具に載置され内管を包囲して設けられた外管とを備えた2重管構造のものが用いられている。これにより、加熱された空気は、例えば廃棄物の熱分解等の熱源として利用される。
【0004】
このような空気加熱器において、金属製の受け具が塩素や塩化水素などの腐食性物質を含む燃焼排ガスに曝されて腐食しないようするため、その受け具にレンガなどの耐火物製のキャップが被覆される。例えば、受け具に雄ネジのボルトを形成し、そのボルトに雌ねじが形成されたキャップを螺合してボルトを包囲するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−81873号
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1のように、キャップを受け具に螺合した場合、受け具の雄ネジは金属から形成されるのに対し、キャップの雌ねじは耐火物から形成されているため、雄ネジの方が雌ねじに比べて大きく熱膨張し、その熱膨張の違いに起因する応力がキャップに加わることになる。したがって、キャップの雌ねじ付近にクラックなどのひび割れが生じ、そのクラックから燃焼排ガスが侵入して金属製の受け具や金属製雄ネジが腐食するおそれがある。
【0007】
本発明の課題は、キャップの損傷を防止して金属製の受け具の腐食を回避することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の空気加熱器は、吊り下げて設けられた金属製の内管と、この内管の下端に支持された金属製の受け具と、この受け具に載置され内管を包囲して燃焼排ガスの流路内に吊り下げて設けられた耐火物製の外管とを有し、その内管の下端側の管壁に開口を形成し、その内管と外管との間と内管の内部に被加熱空気の流路を形成してなる2重管構造の伝熱管を備え、外管の下端部は、受け具に載置される内縁部と受け具の周縁からはみ出た外縁部とを有して形成され、受け具を包囲する耐火物製のキャップを設け、そのキャップは、外管の下端部の外縁部を延在させて一体形成された筒部と、この筒部の下端開口を閉止する蓋部とを有し、受け具の下面及び側面との間に空隙を有して形成されてなることを特徴とする。
【0009】
このようにすれば、受け具が熱により膨張しても、その熱膨張による変形は空隙で吸収されるため、応力がキャップに加わることがないので、キャップにクラックなどが生じない。これによって、受け具が燃焼排ガスにより腐食することを回避できる。
【0010】
この場合において、伝熱管の保守や点検を簡単に行えるようにするために、キャップは着脱可能に設けられることが望ましい。例えば、外管の下端部を受け具の下面より下方に延在させて設けられた筒部と、筒部の下端部に螺合して支持された板状の蓋部とを有してなるキャップを取り付けるようにするのが好ましい。また、その筒部の下端部に板状の蓋部を係合して支持させることもできる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明を適用してなる空気加熱器の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、伝熱管の下端部に支持された受け具の下面及び側面との間に空隙を有してキャップを設けることにより受け具の腐食を防止し、かつ受け具の熱膨張による応力がキャップに作用しないようにしたものである。図1は、本発明の一実施形態の空気加熱器の断面図、図2は、空気加熱器が設置された廃棄物処理装置の煙道の構成図、図3は、本発明の空気加熱器のキャップの他の実施形態の構成図を示している。
【0012】
図1及び図2に示すように、空気加熱器1は、廃棄物を処理した燃焼排ガスが鉛直方向上向きに流れている煙道10の天井壁11に貫通され、吊り下げて設けられた伝熱管12を複数有して形成されている。伝熱管10は、金属製の内管14、内管14の下端に支持された金属製の受け具15、受け具15に載置され内管14を包囲して設けられた耐火物製の外管16とを有した2重管構造に構成されている。
【0013】
内管14は、上端側が被加熱空気入口管18に連結され、下端側の開口は受け具15の上面により閉止されている。内管14の下端側の管壁には開口20が形成されている。外管16は、複数のセラミック管16a〜16dが連結リングを介して同軸方向に積み重ねられて十分な熱回収ができるように形成されている。セラミック管16a〜16dは、レンガなどの耐火物製の材料を円筒状に形成したものである。ただし、セラミック管16a〜16dは、角柱形に形成されたものに円柱形の内部空間が形成されたものを用いてもよい。外管16の下端側に位置するセラミック管16dは、受け具15との接触面積を確保するため、上端側に位置するセラミック管16a〜16cに比べて肉厚に形成されている。そして、セラミック管16dの肉厚部分の底面が受け具15の上面に載置されて、外管16が内筒14を同軸上に包囲して配設されている。つまり、受け具15は、伝熱管16の荷重を支える役割を担っている。
【0014】
外管16の下端側にキャップ17が設けられている。キャップ17は、受け具15を包囲するように設けられたものであり、外管16と同じ材料から形成された筒部17aと蓋部17bなどから構成されている。筒部17aは、外管16の下端側の外縁部が受け具15の下面より下方に延在して形成されたものである。蓋部17bは、筒部17aの下端開口にはめ込まれて開口を閉止するように例えば円板状に形成されている。つまり、キャップ17は、外管16の下端部に支持されると共に、受け具15の下面及び側面との間に空隙19を有して設けられている。なお、外管16に一体化させて筒部17aを形成するのが好ましいが、別部材として外管16の下端部に筒部17aを凹凸係合部を介して取り付けてもよい。
【0015】
外管16の上端側の開口には、金属製の中継管22が同軸上に挿入されている。中継管22は、下端側が内管14の開口20より上側に位置して設けられ、上端側は加熱空気出口管24に連結されている。つまり中継管22は、内管14の上端側の一部分を包囲し、天井壁11を貫通して配設されている。
【0016】
また、外管16の上端側の開口縁には、リング部材26が接着剤などで被冠して取り付けられている。リング部材26は、内周面に溝28を有して形成されている。溝28に中継管22の外周表面に取り付けられたシール部材29を嵌め込むことで、外管16と中継管22とが軸方向に摺動可能にシールされている。
【0017】
なお、被加熱空気入口管18は、煙道10の外部に配設されている。また、加熱空気出口管24も、煙道10の外部に配設されており、支持部材23などで固定されている。
【0018】
このように構成される空気加熱器1において被加熱空気が加熱される動作について説明する。被加熱空気は、被加熱空気入口管18から内管14の内部に供給される。供給された被加熱空気は、内管14の内部を下向きに流れた後、開口20を通って内管14と外管16との間の隙間30に流れ込む。そして、流れ込んだ被加熱空気は、隙間30を上側に向かって流れる過程で、外管16の周囲を流れる燃焼排ガスの熱により加熱される。加熱された空気は、中継管22の内部に流入して加熱空気出口管24に流れ込む。加熱空気出口管24からの加熱空気は、例えば、廃棄物を熱分解する設備等で利用することができる。なお、被加熱空気の流れを逆向きにしてもよい。例えば、被加熱空気を隙間30に供給し、次いで、隙間30で加熱された空気を内管14の内部を通流させて取り込むようにすることもできる。
【0019】
ところで、図4に示すように、金属製の受け具50が塩素や塩化水素などの腐食性物質を含む燃焼排ガスに曝されて腐食しないように、受け具50に形成された雄ネジ52に耐火物製のキャップ54を螺合して取り付けると、受け具50の熱膨張がキャップ54に比べて大きいため、その熱膨張の相違に起因する応力によりキャップ54にクラックなどのひび割れが生じることがある。
【0020】
この点、本実施形態によれば、受け具15が熱により膨張しても、その熱膨張による変形は空隙19で吸収され、応力がキャップ17に加わることがないため、キャップ17にクラックなどが生じることがない。したがって、クラックなどのひび割れから燃焼排ガスが侵入して受け具15が腐食することを回避できる。
【0021】
また、図4に示すように、従来、キャップ54と外管16との接着部56から燃焼排ガスが漏洩して受け具50が腐食することがある。この点、本実施形態では、燃焼排ガスの漏洩が考えられる部位、例えば円筒状の筒部17aと蓋部17bとの接合部17cが、受け具15と空隙19を有して位置されて設けられている。したがって、燃焼排ガスが漏洩したときでも、接着部56の近傍に受け具50が配置された場合に比べ、受け具15の腐食量を低減することができる。
【0022】
また、蓋部17bは、筒部17aに様々な構成で取り付けることが可能である。例えば、図3(a)は、筒部17aを下側から見た底面図とキャップ17の側面図を示している。図3(a)に示すように、筒部17aの下端側の内周面に螺旋状の螺合部40が形成されている。また、螺合部40に対応した螺合部41が蓋部17bの上面側に形成されている。したがって、蓋部17bが、筒部17aに回転螺合式つまりネジ方式で取り付けられるようになっている。これにより、蓋部17bを容易に着脱することができることから、伝熱管の保守や点検を簡単に行うことができる。
【0023】
また、図3(b)は、筒部17aを下側から見た底面図とキャップ17の側面図を示している。図3(b)に示すように、凸状の係合部42が、筒部17aの下端側の内周面の周方向に所定間隔で複数形成されている。また、係合部42に対応した係合部43が蓋部17bの上面側の外周面に形成されている。したがって、蓋部17bは、筒部17aの下端側にはめ込まれた後、係合部42と係合部43が噛み合うように筒部17aの下端面に沿って僅かに蓋部17bを回転することにより取り付けられる。
【0024】
以上、本実施形態に基づいて本発明の空気加熱器1を説明したが、本発明の空気加熱器1は、廃棄物処理装置などのプラントに適用することができる。例えば、廃棄物処理装置は、廃棄物を熱分解して熱分解ガスおよび熱分解残留物を発生する燃焼溶融炉、燃焼排ガスが通流する煙道などを備えて構成され、本発明による空気加熱器1により燃焼溶融炉から排出される燃焼排ガスで空気を加熱し、その加熱された空気を熱分解反応器の熱源として供給することができる。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、キャップの損傷を防止して金属製の受け具の腐食を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の空気加熱器の断面図を示している。
【図2】本発明の空気加熱器が設けられた廃棄物処理装置の煙道の構成図を示している。
【図3】本発明の空気加熱器のキャップの他の実施形態の構成図を示している。
【図4】受け具にキャップが螺合して取り付けられた従来の構成例を示している。
【符号の説明】
1 空気加熱器
12 伝熱管
14 内管
15 受け具
16 外管
17 キャップ
17a 筒部
17b 蓋部
19 空隙
20 開口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air heater, for example, an air heater that heats air using combustion exhaust gas that has been processed from waste.
[0002]
[Prior art]
Waste treatment equipment heats waste (eg, general waste such as municipal waste from homes and offices, and industrial waste such as waste plastic, car shredder dust, waste office equipment, electronic equipment, and cosmetics). Some are known to be burned after being decomposed or to directly burn the waste. As one method for recovering the thermal energy of the combustion exhaust gas generated in the combustion process and effectively using it, an air heater is provided in the flue through which the combustion exhaust gas flows to obtain high-temperature air. Yes.
[0003]
This air heater is known to be provided by suspending a heat transfer tube in a flow path of combustion exhaust gas, and heating the heat transfer tube by passing air through it. The heat transfer tube has a double tube structure including an inner tube, a metal receiver supported at the lower end of the inner tube, and an outer tube placed on the receiver and surrounding the inner tube. Is used. Thereby, the heated air is utilized as a heat source such as thermal decomposition of waste.
[0004]
In such an air heater, in order to prevent the metal holder from being corroded by being exposed to combustion exhaust gas containing corrosive substances such as chlorine and hydrogen chloride, a cap made of a refractory such as brick is attached to the receiver. Covered. For example, there has been proposed one in which a male screw bolt is formed on the support and a cap on which the female screw is formed is screwed to surround the bolt (for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-81873 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as in Patent Document 1, when the cap is screwed into the receiving tool, the male screw of the receiving tool is made of metal, whereas the female screw of the cap is made of refractory material. The heat expansion is greater than that of the female screw, and stress resulting from the difference in the thermal expansion is applied to the cap. Therefore, cracks such as cracks are generated in the vicinity of the female screw of the cap, and there is a possibility that combustion exhaust gas enters from the crack and the metal receiver and the male male screw are corroded.
[0007]
An object of the present invention is to prevent damage to a cap and avoid corrosion of a metal receiver.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an air heater according to the present invention includes a metal inner pipe that is suspended, a metal receiver that is supported by a lower end of the inner pipe, and a metal receiver that is placed on the receiver. An outer tube made of refractory that surrounds the inner tube and is suspended in the flow path of the combustion exhaust gas, and forms an opening in the tube wall on the lower end side of the inner tube, comprising a heat exchanger tube of the double tube structure formed by forming a flow path of the heated air into between the inner tube and the outer tube, the lower end of the outer tube, receives an inner edge portion which is placed on the receptacle is formed and a protruding outer edge portion from the periphery of the ingredients, the refractory caps surrounding the receptacle is provided, the cap is integrally formed by extending the outer edge of the lower end of the outer tube a cylindrical portion with, and a lid for closing the lower end opening of the cylindrical portion, to and characterized by being formed with a gap between the lower surface and side surfaces of the receptacle .
[0009]
In this way, even if the receiving member expands due to heat, the deformation due to the thermal expansion is absorbed by the gap, so that stress is not applied to the cap, so that no crack or the like occurs in the cap. As a result, it is possible to avoid corrosion of the receiving tool by the combustion exhaust gas.
[0010]
In this case, it is desirable that the cap be detachably provided so that the heat transfer tube can be easily maintained and inspected. For example, it has a cylindrical part provided by extending the lower end of the outer tube downward from the lower surface of the receiving tool, and a plate-like lid supported by being screwed to the lower end of the cylindrical part. It is preferable to attach a cap. Further, a plate-like lid portion can be engaged with and supported by the lower end portion of the cylindrical portion.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of an air heater to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the cap is provided with a gap between the lower surface and the side surface of the receiver supported on the lower end of the heat transfer tube to prevent corrosion of the receiver, and stress due to thermal expansion of the receiver. Does not act on the cap. 1 is a cross-sectional view of an air heater according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a flue of a waste treatment apparatus in which the air heater is installed, and FIG. 3 is an air heater of the present invention. The block diagram of other embodiment of this cap is shown.
[0012]
As shown in FIGS. 1 and 2, the air heater 1 includes a heat transfer tube provided by being suspended and penetrating through a ceiling wall 11 of a
[0013]
The
[0014]
A
[0015]
A
[0016]
Further, a
[0017]
The heated
[0018]
An operation of heating the air to be heated in the air heater 1 configured as described above will be described. The heated air is supplied from the heated
[0019]
By the way, as shown in FIG. 4, the
[0020]
In this regard, according to the present embodiment, even if the receiving
[0021]
In addition, as shown in FIG. 4, conventionally, the combustion exhaust gas may leak from the
[0022]
The
[0023]
FIG. 3B shows a bottom view of the
[0024]
As mentioned above, although the air heater 1 of this invention was demonstrated based on this embodiment, the air heater 1 of this invention can be applied to plants, such as a waste disposal apparatus. For example, a waste treatment apparatus includes a combustion melting furnace that pyrolyzes waste to generate pyrolysis gas and pyrolysis residue, a flue through which combustion exhaust gas flows, and the like. The air can be heated by the combustion exhaust gas discharged from the combustion melting furnace by the vessel 1, and the heated air can be supplied as a heat source of the pyrolysis reactor.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to prevent damage to the cap and avoid corrosion of the metal receiver.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an air heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a configuration diagram of a flue of a waste treatment apparatus provided with an air heater according to the present invention.
FIG. 3 shows a block diagram of another embodiment of the cap of the air heater of the present invention.
FIG. 4 shows an example of a conventional configuration in which a cap is screwed onto a receiver.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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