KR20190112770A

KR20190112770A - 가스-가스 열교환기

Info

Publication number: KR20190112770A
Application number: KR1020197025334A
Authority: KR
Inventors: 에미 무라나카; 료타 오치아이; 다카유키 사이토; 히로시 이시자카; 유이치로 사토; 이치로우 오오모리; 츠요시 미야치; 노부오 야마네
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-10-07
Also published as: JP6718525B2; KR102288553B1; JPWO2018139669A1; WO2018139669A1

Abstract

열매와 배기가스의 열교환을 실행하는 전열관(11, 12)의 일단(11a, 12a)을 지지하는 제 1 장착부(42)와, 전열관(11, 12)의 타단(11b, 12b)을 지지하는 제 2 장착부(43)와, 제 1 장착부(42)와 제 2 장착부(43) 사이에 착탈 가능하게 지지되고, 장착시에 제 1 장착부(42)와 제 2 장착부(43)를 접속하는 접속 부재(49)를 구비한 것을 특징으로 하는 가스-가스 열교환기(4, 8)에 의해, 종래의 케이싱에 수용하는 구성에 비해, 가스-가스 열교환기의 메인터넌스를 용이하게 한다.

Description

가스-가스 열교환기

본 발명은 열매(熱媒)와 배기가스의 열교환을 실행하는 가스-가스 열교환기에 관한 것이고, 특히, 보일러 등으로부터 배출하는 배기가스와의 사이에서 열교환을 실행하는데 매우 적합한 열교환기에 관한 것이다.

화력 발전소 등에서 사용되는 보일러로부터의 배기가스(배연(排煙))의 처리를 실행하는 배연 처리 시스템에 관하여, 이하의 특허문헌 1에 기재된 기술이 종래 공지이다.

특허문헌 1(일본 특허 공개 제 2011-58679 호 공보)에는, 배연 처리 시스템에 있어서, 가스-가스 열교환기(GGH： Gas-Gas Heater)를 사용하는 기술이 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, 보일러(1)로부터의 배기가스가 탈질 장치(2)에 도입되어 배기가스 중 질소산화물이 제거된 후, 공기 예열기(A/H)(3)에 있어서 보일러(1)에의 연소용 공기와 열교환된다. 다음에, 배기가스는 GGH 열회수기(4)에 도입되어서 열교환(열회수)이 실행된다. GGH 열회수기(4)를 통과하여 가스 온도가 저하된 배기가스는, 가스 중 매진(煤塵)의 전기 저항값이 저하된 상태로 집진 장치(5)로 도입되어 배기가스 중 매진의 대부분이 제거된다. 그 후, 배기가스는 팬(6)에 의해 승압되어서, 습식 배연 탈황 장치(7)로 도입되어 기액(氣液) 접촉에 의해 배기가스 중 유황 산화물 및 매진의 일부가 제거된다. 습식 배연 탈황 장치(7)에 있어서, 포화 가스 온도까지 냉각된 배기가스는 GGH 열회수기(4)에서 회수된 열을 이용하여, GGH 재가열기(8)에 의해 온도 상승(열교환, 재가열)된다. GGH 재가열기(8)를 통과한 배기가스는 탈황 팬(9)에 의해 승압되고, 굴뚝(10)에서 배출된다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, GGH(4, 8)는, 전열관(11, 12)의 양단이 전열관 헤더(33)에 지지되어 있고, 전열관(11, 12)과 전열관 헤더(33)가 케이싱(37)의 내부에 수용된 구성이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제 2011-58679 호 공보(「0002」, 「0022」, 도 1, 도 7)

종래의 열교환기, 특히, GGH에서는 열교환의 효율을 향상시키기 위해서, 전열관과 전열관 헤더의 1세트를, 배기가스의 흐름 방향에 대해서 복수단(상류단, 중류단, 하류단 등) 배치하거나, 배기가스의 흐름 방향이나 전열관이 연장되는 방향에 교차하는 방향(중력 방향)으로도 복수단(상단, 중단, 하단) 배치하기도 한다.

중력 방향으로 복수단 배치한 경우, GGH 열회수기에서는, 수평 방향으로 흐르는 가스에 대해서 최하단(또는 하방)의 전열관이 애쉬 이로전(ash erosion)(배기가스 중 석탄재로 전열관 표면이 거칠어지거나 깎이는 것)으로 고장나는 것이 있다(또한, 수트 블로워(soot blower)를 마련하는 것으로 대응도 가능). 또한, GGH 재가열기에서는, 습식 배연 탈황 장치로부터 미스트 형상의 액체가 유입하기 때문에, 수평 방향으로 흐르는 중력 방향의 하단의 전열관이 중력으로 미스트에 노출되기 쉬워서, 부식되어 고장나기 쉽다. 또한, 가스의 흐름이 중력 방향인 경우는 애쉬 이로전도, 미스트에 의한 부식도, 최상류의 전열관에서 발생하기 쉽다.

특허문헌 1에 기재된 구성과 같이, 케이싱에 전열관이나 전열관 헤더를 수용하는 구성에서는, 복수의 전열관 중 하나가 고장나도, 케이싱으로부터 전열관 등의 전체를 취출하여 교환, 수리 등을 할 필요가 있어서, 작업이 귀찮다는 문제가 있다. 특히, 중력 방향 하단의 전열관에서 고장이 발생한 경우, 하단의 케이싱에 직접 액세스하는 것이 곤란하기 때문에, 고장나지 않은 상단의 케이싱을 벗기고 나서 하단의 케이싱에 액세스하게 되어, 작업이 더욱 큰일이 되는 문제도 있다. 또한, 만일, 전열관의 일부가 고장났을 경우에, 고장나지 않은 전열관도 포함하여 케이싱 전체를 교환하는 경우는 낭비가 많아서, 수리 비용이 상승하는 문제도 있다.

본 발명은 종래의 케이싱에 수용하는 구성에 비해, 가스-가스 열교환기의 메인터넌스를 용이하게 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명의 가스-가스 열교환기는,

열매와 배기가스의 열교환을 실행하는 전열관의 일단을 지지하는 제 1 장착부와,

상기 전열관의 타단을 지지하는 제 2 장착부와,

상기 제 1 장착부와 상기 제 2 장착부 사이에 착탈 가능하게 지지되고, 장착시에 상기 제 1 장착부와 상기 제 2 장착부를 접속하는 접속 부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 가스-가스 열교환기에 있어서,

복수의 상기 전열관을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 가스-가스 열교환기에 있어서,

기둥 형상으로 형성된 상기 각 장착부를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 가스-가스 열교환기에 있어서,

상기 제 1 장착부와, 상기 제 2 장착부와, 상기 접속 부재를 갖는 번들(bundle)을 복수 구비하고, 하단의 번들의 제 1 장착부의 상면에, 상단의 번들의 제 1 장착부를 지지하고, 상기 하단의 번들의 제 2 장착부의 상면에, 상단의 번들의 제 2 장착부를 지지하는 것에 의해, 하단의 번들에 상단의 번들을 쌓아올린 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 가스-가스 열교환기에 있어서,

최하단의 상기 번들의 하면을 덮는 하측 커버와, 최상단의 상기 번들의 상면을 덮는 상측 커버와, 상기 전열관을 사이에 두고 상기 각 접속 부재의 반대측에 배치된 배면 커버를 갖고, 내부에 수평 방향을 따라서 설정된 배기가스로가 형성된 하우징을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 4 또는 청구항 5에 기재된 가스-가스 열교환기에 있어서,

습식 배연 탈황 장치를 통과한 배기가스의 흐름 방향을 따라, 상류의 번들의 하류측에 하류의 번들을 인접하여 배치하는 동시에,

상기 상류의 번들은, 상기 전열관이 나관(裸管)에 의해 구성되고, 또한 상기 전열관의 상류측과 하류측이 중력 방향으로 어긋난 위치에 배치되고,

상기 하류의 번들은, 상기 전열관의 표면에 주름 형상의 핀(fin)이 배치되고, 또한 상기 전열관의 상류측과 하류측이 중력 방향으로 대응하는 위치에 배치된 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 전열관이 고장난 경우에 접속 부재를 벗김으로써, 전열관에 액세스할 수 있어서, 종래의 케이싱에 수용하는 구성에 비해, 가스-가스 열교환기의 메인터넌스를 용이하게 할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 복수의 전열관 중 하나의 전열관이 고장난 경우에서도, 접속 부재를 벗김으로써, 고장나지 않은 전열관이 방해가 되지 않고, 고장난 전열관에 액세스하기 쉽고, 메인터넌스를 용이하게 실행할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 장착부를 강도(强度) 부재로서 겸용할 수 있어서, 지지 철골을 사용하는 경우에 비해, 경량화할 수 있는 동시에, 코스트도 삭감할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 하단의 번들의 전열관이 고장난 경우에, 상단의 번들을 벗기지 않아도, 하단의 번들의 접속 부재를 벗김으로써, 고장난 전열관의 메인터넌스가 가능하고, 메인터넌스를 용이하게 할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 전측의 커버도 존재하는 종래의 케이싱의 구성에 비해, 하우징을 경량화하는 동시에, 비용을 삭감할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 습식 배연 탈황 장치로부터의 미스트로 부식되기 쉬운 하류의 하단의 번들의 전열관에서 고장난 경우에서도, 상단의 번들을 벗기지 않고 메인터넌스가 가능하다.

도 1은 본 발명의 열교환기를 포함하는 배연 처리 시스템의 설명도이다.
도 2는 GGH의 유체 계통도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 열교환기의 설명도이다.
도 4는 도 3의 열교환기의 분해도이다.
도 5는 실시예 1의 열교환기의 번들의 설명도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면에 대응하는 실시예 1의 전열관의 단부의 배치의 설명도이며, 도 6의 (A)는 정방 배치의 설명도, 도 6의 (B)는 지그재그 배치의 설명도이다.
도 7은 배기가스가 흐르는 방향이 상하 방향인 열교환기의 설명도이다.
도 8은 도 7에 있어서 열교환기 번들 사이에 빈 상자를 설치한 열교환기의 설명도이다.
도 9는 배기가스가 흐르는 방향이 상하 방향인 열교환기 전체의 설명도이다.

다음에 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태의 구체적인 예로서의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 이후의 설명의 이해를 용이하게 하기 위해서, 도면에 있어서, 전후 방향을 X축 방향, 좌우 방향을 Y축 방향, 상하 방향을 Z축 방향으로 하고, 화살표 X, -X, Y, -Y, Z, -Z로 나타내는 방향 또는 나타내는 측을, 각각, 전방, 후방, 우방, 좌방, 상방, 하방, 또는 전측, 후측, 우측, 좌측, 상측, 하측으로 한다.

또한, 도면 중 「○」의 안에 「·」이 기재된 것은 지면의 속으로부터 겉을 향하는 화살표를 의미하고, 「○」의 안에 「×」이 기재된 것은 지면의 겉으로부터 속을 향하는 화살표를 의미하는 것으로 한다.

또한, 이하의 도면을 사용한 설명에 있어서, 이해의 용이를 위해서 설명에 필요한 부재 이외의 도시는 적절하게 생략되고 있다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 열교환기를 포함한 배연 처리 시스템의 설명도이다.

도 1에 있어서, 실시예 1의 열교환기가 적용된 배연 처리 시스템(플랜트)(S)에서는, 보일러(1)로부터의 배기가스가 탈질 장치(2)에 도입되어 배기가스 중 질소산화물이 제거된 후, 공기 예열기(A/H)(3)에 있어서 보일러(1)에의 연소용 공기와 교환된다. 다음에, 배기가스는 가스-가스 열교환기의 일례로서의 GGH 열회수기(4)에 도입되어서 열교환(열회수)이 실행된다. GGH 열회수기(4)를 통과하여 가스 온도가 저하된 배기가스는, 가스 중 매진의 전기 저항값이 저하된 상태로 집진 장치(EP： Electrostatic Precipitator)(5)로 도입되어 배기가스 중 매진의 대부분이 제거된다. 그 후, 배기가스는 팬(6)에 의해 승압되어서, 습식 배연 탈황 장치(FGD：Flue Gas Desulfurization)(7)로 도입되어 기액 접촉에 의해 배기가스 중 유황 산화물 및 매진의 일부가 제거된다. 습식 배연 탈황 장치(7)에 있어서, 포화 가스 온도까지 냉각된 배기가스는, GGH 열회수기(4)에서 회수된 열을 이용하여, 가스-가스 열교환기의 일례로서의 GGH 재가열기(8)에 의해 온도 상승(열교환, 재가열)된다. GGH 재가열기(8)를 통과한 배기가스는 굴뚝(9)에서 배출된다.

도 2는 GGH의 유체 계통도이다.

도 2에 있어서, 실시예 1의 배연 처리 시스템(S)에서는, GGH 열회수기(4)의 전열관(11)과 GGH 재가열기(8)의 전열관(12)을 연락 배관(13)으로 연락시키고 있다. 연락 배관(13)은 GGH 열회수기(4)로부터 GGH 재가열기(8)에의 열 매체의 유로인 연락 배관(13-1)과 GGH 재가열기(8)로부터 GGH 열회수기(4)에의 열 매체의 유로인 연락 배관(13-2)을 갖는다. 연락 배관(13)에는 열매 순환 펌프(14)가 마련되고, 열매 순환 펌프(14)에 의해 열매를 순환시키는 계통이 되고 있다.

상기 열매 순환 계통에는, 계 내의 열매의 팽창을 흡수하는 목적으로 열매 탱크(15)가 마련되어 있다.

게다가, 보일러 등의 여러 조건 하에서도 안정된 운용이 가능하도록, 열매 온도를 제어(열매의 온도가 일정 값 이상이 되도록 제어)하는 목적으로 열매 히터(16)가 GGH 열회수기(4)로부터 GGH 재가열기(8)에의 열매의 유로인 연락 배관(13-1)에 설치되어 있다. 열매 히터(16)에서는, 계 내에서 열매 온도가 가장 낮아지는 GGH 열회수기(4)의 입구 온도계(도시되지 않음)의 신호에 따라 GGH 열매 히터 증기량 조정 밸브(30)의 개방도 조정을 하여 증기가 공급된다. 열매 히터(16)에서 발생하는 증기 드레인은 열매 히터 드레인 탱크(17)로 회수하고, 그 후, 보일러측 탱크(도시되지 않음)로 반송된다.

도 3은 본 발명의 실시예 1의 열교환기의 설명도이다.

도 4는 도 3의 열교환기의 분해도이다.

도 3, 도 4에 있어서, GGH 열회수기(4)는 하우징의 일례로서의 하우징(31)을 갖는다. 하우징(31)은 하측 커버의 일례로서의 판 형상의 바닥판(32)과, 배면 커버의 일례로서의 판 형상의 배면판(33)과, 상측 커버의 일례로서의 판 형상의 천장판(34)을 갖는다. 하우징(31)의 전부(前部)에는, 상하 방향으로 연장되는 번들 간 커버(35)가 지지되어 있다. 번들 간 커버(35)는 상하 방향(중력 방향)으로 연장되어 있고, 좌우 방향(배기가스(배연)가 흐르는 방향)으로 미리 설정된 간격을 두고 복수 배치되어 있다. 하우징(31)의 내부에는, 열교환 번들(41)이 복수 수용된다.

도 5는 실시예 1의 열교환기의 번들의 설명도이다.

도 4, 도 5에 있어서, 각 열교환 번들(41)은 제 1 장착부의 일례로서의 제 1 헤더(42)와, 제 2 장착부의 일례로서의 제 2 헤더(43)를 갖는다. 실시예 1의 제 1 헤더(42) 및 제 2 헤더(43)는, 상하 방향으로 연장되는 기둥 형상으로 형성되어 있다. 각 헤더(42, 43)는, 내부가 중공 또한 상단 및 하단이 폐색된 형상으로 형성되어 있고, 내부에 유동 가능한 공간이 형성되어 있다. 또한, 각 헤더(42, 43)에는, 좌우 방향으로 장출(張出)되는 장착 플레이트(44)가 지지되어 있다.

각 헤더(42, 43)의 후면에는, 후방으로 연장되는 전열관(11, 12)이 지지되어 있다. 전열관(11, 12)은 하우징(31)의 내부에서 후단 또는 전단으로 만곡하여 복수회 전후 방향으로 왕복하도록 구성되어 있다. 또한, 각 헤더(42, 43)에는, 상하 방향으로 간격을 두고 복수의 전열관(11, 12)이 지지되어 있다. 각 전열관(11, 12)의 양단은, 헤더(42, 43)에 지지되어 있고, 헤더(42, 43)로부터 각 전열관(11, 12)에 열매가 입출 가능하게 구성되어 있다.

각 전열관(11, 12)은 전후 방향의 중앙부에 있어서, 서포트 부재(47)로 지지되어 있다. 서포트 부재(47)는 판에, 전열관(11, 12)이 통과하는 구멍이 복수 형성된 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 전열관(11, 12)이, 헤더(42, 43)만으로 외팔보 상태로 지지되지 않고, 헤더(42, 43)와 서포트 부재(47)로 보지되어 있다. 또한, 서포트 부재(47)는 전후 방향 및 좌우 방향으로 1개를 도시하고 있지만, 전열관(11, 12)의 길이에 따라서, 전후 방향으로 복수매 마련되거나, 좌우 방향으로 복수매 마련되거나 하는 것도 가능하다.

또한, 각 헤더(42, 43)에는, 전열관(11, 12)에 대응하는 위치에 플러그 구멍(48)이 형성되어 있다. 플러그 구멍(48)은 전후 방향으로 관통하는 구멍이며, 후단은 전열관(11, 12)의 입구 또는 출구에 접속되어 있다. 또한, 플러그 구멍(48)의 전단은 통상의 사용시에는 도시되지 않는 마개로 막혀 있다. 전열관(11, 12) 중 어느 하나가 고장나서 열매가 누출되는 경우에는, 플러그 구멍(48)의 마개를 빼고, 플러그 구멍(48)을 통해서 전열관(11, 12)의 입구 또는 출구를 도시되지 않는 폐지 마개로 막음으로써 열매의 누출을 막는 것이 가능하다. 또한, 열매 탱크(15)에 레벨 계측기(도시되지 않음)를 마련하여, 열매 탱크(15)의 열매의 양을 모니터링함으로써, 열매가 누출하면 열매 탱크(15)의 열매의 양이 감소하는 것에 의해, 전열관(11, 12) 중 어느 하나로부터 누출하고 있는 것을 검출 가능하다. 또한, 각 열교환 번들(41)에 열매의 누출을 검지하는 센서를 배치하는 것도 가능하지만, 이 경우는 센서의 개수가 많아지게 된다는 문제가 있다. 한편으로, 열매 탱크(15)로 열매의 양을 모니터링하는 경우는, 열매 탱크(15)에 레벨 계측기를 마련하는 것만으로 해결되므로, 검지 부재(센서)의 개수를 줄이는 것이 가능하다.

각 헤더(42, 43) 사이에는, 접속 부재의 일례로서의 케이싱판(49)이 착탈 가능하게 지지되어 있다. 케이싱판(49)은 헤더(42, 43)의 상하 방향의 높이에 대응하는 높이를 갖는다. 케이싱판(49)은 장착 플레이트(44)에 도시되지 않은 볼트에 의해 착탈 가능하게 지지되어 있다. 또한, 케이싱판(49)을 장착 플레이트(44)에 대해서 착탈 가능하게 고정하는 방법은, 볼트에 한정되지 않는다. 예를 들어, 볼트 고정 대신에, 케이싱판(49)과 헤더(42, 43)를 필릿 용접(fillet weld)하여, 가우징 등으로 착탈시킨다는 임의의 착탈 가능한 고정 방법을 채용 가능하다.

따라서, 케이싱판(49)이 장착된 경우에는, 헤더(42, 43)가 접속된다. 따라서, 케이싱판(49)이 장착된 경우는, 헤더(42, 43), 전열관(11, 12)이 높은 강성을 갖는 상태로 일체화되는 동시에, 헤더(42, 43) 사이로부터 배기가스가 누출되는 것도 억제된다.

상기 부호(42 내지 49)를 부여한 부재에 의해, 실시예 1의 열교환 번들(41)이 구성되어 있다. 열교환 번들(41)은, 말하자면 하나의 유닛으로서, 하우징(31)에 수납 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 열교환 번들(41)이 하우징(31)에 수납된 상태에서는, 바닥판(32), 배면판(33), 천장판(34), 번들 간 커버(35), 헤더(42, 43), 케이싱판(49)으로 둘러싸인 내측에, 배기가스가 흐르는 배기가스로가 구성된다. 그리고, 배기가스로 내에 전열관(11, 12)이 배치되어 있어서, 배기가스로를 흐르는 배기가스와의 사이에 열교환이 가능하게 구성되어 있다.

도 3, 도 4에 있어서, 실시예 1의 GGH 열회수기(4) 및 GGH 재가열기(8)에서는, 배기가스가 흐르는 방향에 대해서, 상류, 중류, 하류로 나란히 3열 배치되는 동시에, 상류, 중류, 하류의 각 열에는, 상하 방향으로 3단의 열교환 번들(41)이 적층되어 있다. 따라서, 실시예 1의 GGH 열회수기(4)는, 상류 하단 번들(101) 내지 상류 상단 번들(103), 중류 하단 번들(104) 내지 중류 상단 번들(106), 하류 하단 번들(107) 내지 하류 상단 번들(109)의 9개의 열교환 번들(41)을 갖는다. 마찬가지로, GGH 재가열기(8)는, 상류 하단 번들(111) 내지 상류 상단 번들(113), 중류 하단 번들(114) 내지 중류 상단 번들(116), 하류 하단 번들(117) 내지 하류 상단 번들(119)의 9개의 열교환 번들(41)을 갖는다.

또한, 중단 번들(102, 105, 108, 112, 115, 118)은, 그 헤더(42, 43)의 하단이 하단 번들(101, 104, 107, 111, 114, 117)의 상단에 직접 쌓아져서 볼트로 고정되어 있다. 마찬가지로, 상단 번들(103, 106, 109, 113, 116, 119)은, 그 헤더(42, 43)의 하단이 중단 번들(102, 105, 108, 112, 115, 118)의 상단에 직접 쌓아져서 볼트로 고정되어 있다. 또한, 상측의 헤더(42, 43)를 하측의 헤더(42, 43)에 직접 쌓는 구성에 한정되지 않고, 스페이서나 판, 프레임 등을 거쳐서 쌓아올리는 구성으로 하는 것도 가능하다.

도 2에 있어서, 각 열교환 번들(41) 간은, 접속 배관(51)에 의해 외부에서 접속되어 있어서 열매가 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 도 1, 도 2에 도시되는 바와 같이, 실시예 1에서는, GGH 열회수기(4)에서는, 하류 번들(107 내지 109), 중류 번들(104 내지 106), 상류 번들(101 내지 103)의 순서로 열매가 흐르도록 구성되어 있다. 또한, 열매가 상류 번들(101 내지 103), 중류 번들(104 내지 106), 하류 번들(107 내지 109)의 순서로 흐르는 경우, 상류 번들(101 내지 103)에서는, 열매와 배기가스의 온도차가 최대가 되지만, 하류 번들(107 내지 109)에서는, 상류, 중류에서 데워진 열매와, 상류, 중류에서 열교환되어 식혀진 배기가스의 온도차가 작아지게 되어서, 열교환의 효율이 좋지 않기 때문에, 실시예 1에서는, 하류 번들(107 내지 109), 중류 번들(104 내지 106), 상류 번들(101 내지 103)의 순서로 열매가 흐르도록 설정되어 있다.

실시예 1의 GGH 재가열기(8)에서는, 열매는 상류 번들(111 내지 113), 하류 번들(117 내지 119), 중류 번들(114 내지 116)의 순서로 흐르도록, 접속 배관(51)이 접속되어 있다. 상류 번들(111 내지 113)에 열매가 최초로 도입됨으로써, 상류 번들(111 내지 113)에는, 열매가 가장 뜨거운 상태로 흐르고, 습식 배연 탈황 장치(7)로부터의 미스트가 신속하게 증발하기 쉽다. 그리고, 열매가 하류 번들(117 내지 119), 중류 번들(114 내지 116)의 순서로 흐르는 것에 의해, 열매의 온도는 중류＜하류가 된다. 열매의 온도가 중류＞하류의 경우, 고온의 중류에서 배기가스가 데워진 후에, 저온의 하류를 통과하게 되어서, 배기가스가 하류에서 데워지기 어렵고, 열교환의 효율이 낮다. 이에 대해서, 실시예 1과 같이, 열매의 온도가 중류＜하류의 경우, 배기가스로를 통과하는 배기가스가 중류, 하류의 순서로 데워져서 열교환의 효율이 향상한다.

도 2에 있어서, 실시예 1에서는, GGH 열회수기(4)에서는, 상류 번들(101 내지 103) 내지 하류 번들(107 내지 109)의 각 전열관(11)은, 주름 형상의 핀이 다수 마련된 핀 튜브에 의해 구성되어 있다. 따라서, 핀 튜브를 사용함으로써, 핀이 마련되지 않은 튜브, 이른바, 나관을 사용하는 경우에 비해, 배기가스와의 접촉 표면적이 커져서, 열교환의 효율이 향상한다.

한편, 실시예 1에서는, GGH 재가열기(8)에서는, 상류 번들(111 내지 113)의 전열관(12)이 나관으로 구성되고, 중류 번들(114 내지 116) 및 하류 번들(117 내지 119)은 핀 튜브로 구성되어 있다. 상류 번들(111 내지 113)의 전열관(12)을 핀 튜브로 구성하면, 습식 배연 탈황 장치(7)로부터의 미스트가 부착하여 부식되기 쉬워지지만, 실시예 1에서는, 상류 번들(111 내지 113)의 전열관(12)이 나관으로 구성되어 있어서 핀 튜브를 채용하는 경우에 비해, 부식되기 어렵게 되어 있다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면에 대응하는 실시예 1의 전열관의 단부의 배치의 설명도이며, 도 6의 (A)는 정방 배치의 설명도, 도 6의 (B)는 지그재그 배치의 설명도이다.

도 6에 있어서, 실시예 1의 GGH 열회수기(4)에서는, 전열관(11)이 높이 방향으로 동일한 위치에 설정되어 있다. 따라서, 실시예 1에서는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 전열관(11)의 단면에 있어서, 전열관(11)이 정방 격자의 교점에 대응하는 위치에 배치된 정방 배열로 되어 있다. 따라서, 전열관(11)의 전후 방향으로 연장되는 본체 부분은 수평을 따라 배치되어 있다.

한편으로, 실시예 1의 GGH 재가열기(8)에서는, 중류 번들(114 내지 116) 및 하류 번들(117 내지 119)은 GGH 열회수기(4)와 마찬가지로, 전열관(12)이 정방 배열로 되어 있다. 한편으로, 상류 번들(111 내지 113)에서는, 도 6의 (B)에 도시되는 바와 같이 전열관(12)의 단면에 있어서, 상류측에 대해서 하류측이 중력 방향으로 어긋난 위치, 소위 지그재그 배열로 되어 있다. 따라서, 상류 번들(111 내지 113)에서는, 전열관(12)이 후단 또는 전단으로 되접힘 방향으로 만곡할 때에, 수평 방향뿐만이 아니라 상하 방향으로도 구부러진다.

정방 배열에서는, 전열관(11, 12)의 최상류 부분에 배기가스가 접촉하지만, 그보다 하류측의 부분에서는, 배기가스의 흐름 방향에 대해서 최상류 부분의 그림자가 되는 형태로 배기가스와의 접촉이 저감되는 동시에, 접촉이 저감되는 만큼, 배기가스는 흐르기 쉽다. 한편으로, 지그재그 배열에서는, 전열관(12)의 하류측의 부분이 상류측의 부분의 그림자가 되기 어렵기 때문에, 배기가스와의 접촉이 증가하지만, 그만큼 배기가스의 흐름에 있어서 저항이 된다.

GGH 열회수기(4)에서는, 정방 배열로 함으로써 애쉬 이로전이 저감된다. 또한, GGH 열회수기(4)에서는, 핀 튜브가 사용되어 있어서 배기가스와의 접촉은 확보되어 있다. 또한, GGH 재가열기(8)의 상류 번들(111 내지 113)에서는, 습식 배연 탈황 장치(7)로부터의 미스트가 유입하기 쉽고, 지그재그 배열의 전열관(12)과 미스트의 접촉 확률을 높여서 미스트를 제거하기 쉽게 되어 있다.

(실시예 1의 작용)

상기 구성을 구비한 실시예 1의 열교환기(4, 8)에서는, 종래는 케이싱에 수용되어 있던 열교환 번들(41)이 케이싱에 수용되지 않고, 열교환 번들(41)의 헤더(42, 43) 및 케이싱판(49)이, 배기가스로의 전면을 구성하고 있다. 따라서, 케이싱을 사용하는 경우에 비해, 전면의 커버를 생략할 수 있다. 따라서, 열교환기(4, 8)를 경량화할 수 있는 동시에, 코스트를 삭감할 수 있다. 또한, 종래 구성과 같이 케이싱으로부터 취출하지 않아도 직접 플러그 구멍(48)에 액세스 가능하고, 고장난 전열관(11, 12)을 막는 작업도 용이하다.

또한, 실시예 1의 열교환기(4, 8)에서는, 헤더(42, 43)가 기둥 형상으로 구성되어 있어서, 열교환기(4, 8)의 강도 멤버로서도 사용(겸용)되고 있다. 따라서, 지지 철골 등의 강도 멤버를 별개로 마련할 필요가 없어진다. 따라서, 열교환기(4, 8)를 경량화할 수 있는 동시에, 코스트를 삭감할 수도 있다. 게다가, 열교환 번들(41)을 쌓아올리는 것만으로, 열교환기(4, 8)를 구성하는 것이 가능하고, 케이싱에 수용하는 종래의 구성에 비해, 조립 작업을 간소화할 수 있어서 조립 코스트도 삭감할 수 있다. 또한, 열교환 번들(41)을 쌓아올리는 수를 바꾸는 것만으로, 용이하게 열교환기(4, 8)의 규모를 변경할 수 있어서 열교환기(4, 8)를 설치하는 대상의 규모에 유연하게 대응할 수 있다.

게다가, 실시예 1의 열교환기(4, 8)에서는, 케이싱판(49)이 헤더(42, 43)에 대해서 착탈 가능하게 지지되어 있다. 종래의 케이싱에 헤더나 전열관을 수용하는 구성에서는, 하방의 전열관이 고장난 경우에는, 고장나지 않은 부분도 포함하여 전체를 케이싱으로부터 취출할 필요가 있었다. 예를 들어, GGH 열회수기(4)에서는, 중력의 영향으로 석탄재의 농도는 하방쪽이 높아서, 하방의 전열관(11)쪽이 애쉬 이로전이 발생하기 쉽다. 또한, GGH 재가열기(8)에서는, 상류 번들(111 내지 113)에서 막지 못했던 미스트가 중력의 영향으로, 저온의 중류 번들(114 내지 116), 특히 중류 하단 번들(114)의 전열관(12)을 부식시키기 쉽다.

이에 대해서, 실시예 1에서는, 하단의 번들(101, 104, 107, 111, 114, 117)의 전열관(11, 12)이 고장난 경우에서도, 도 3에 도시되는 바와 같이, 하단의 번들(101, 104, 107, 111, 114, 117)의 케이싱판(49)을 벗겨냄으로써, 상단이나 중단의 열교환 번들(41)을 취출하지 않아도 전열관(11, 12)에 액세스할 수 있다. 따라서, 종래 구성에 비해, 전열관(11, 12)의 점검, 교환이나 수리 등의 메인터넌스를 용이하게 실행할 수 있다. 또한, 실시예 1에서는, 개별의 전열관(11, 12)의 교환 등이 용이하게 실행하는 것이 가능하기 때문에, 종래 구성에 있어서, 케이싱을 포함한 전체를 교환하는 경우에 비해, 낭비를 삭감하고, 비용도 억제하는 것이 가능하다.

(변경예)

이상, 본 발명의 실시예를 상술하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서, 여러 변경을 실행하는 것이 가능하다. 본 발명의 변경예 (H01) 내지 (H04)를 하기에 예시한다.

(H01) 상기 실시예에 있어서, 열교환기(4, 8)에 있어서, 배기가스가 흐르는 방향에 대해서 상류, 중류, 하류의 3단 마련하는 구성을 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 2단 이하 또는 4단 이상 마련하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 중력 방향으로 3단 적층하는 구성을 예시하였지만, 2단 이하나 4단 이상으로 하는 것도 가능하다.

(H02) 상기 실시예에 있어서, 배기가스가 흐르는 방향이 수평 방향인 경우를 예시하였지만 이에 한정되지 않는다. 배기가스가 흐르는 방향이 상하 방향인 경우에도 적용 가능하다. 이 경우, 바닥판(32)과 천장판(34)을 대신하여 좌우 양측의 측판을 설치하거나, 접속 배관(51)의 접속을 변경함으로써 대응 가능하다. 또한, 배기가스가 흐르는 방향이 상하 방향인 경우, 도 7에 도시되는 바와 같이 헤더(42, 43)가 수평 방향을 따라서 배치되게 되고, 예를 들면, 아래로부터, 헤더(43), 케이싱판(49), 헤더(42), 번들 간 커버(35), 헤더(43), 케이싱판(49), …,의 순서로 나열된 상태로 하는 것이 가능하다. 이 때, 실시예 1과 달리, 중력 방향의 강도 부재는 헤더(42, 43)로 되지 않고, H강 또는 U자 강 등의 철골 부재(50)나 번들 간 커버(35), 각 판(32 내지 34)으로 강도를 확보하고, 각 헤더(42, 43)는 번들 간 커버(35)에 용접 등으로 강고하게 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 도 8에 도시되는 바와 같이 번들 사이에 빈 상자(61)를 넣어 설치하는 것도 가능하다. 가스가 아래에서 위로 흐르는 경우에는, GGH 열회수기(4)의 가스 흐름 상류부에, 배기가스 중 재(灰) 회수용의 호퍼(52)를 설치할 필요가 있다(도 9의 (A)). 또한, 가스가 위에서 아래로 흐르는 경우에는 GGH 열회수기(4)의 전류(前流)에서 시작하는 덕트(53)가 필요하다(도 9의 (B)).

(H03) 상기 실시예에 있어서, 핀 튜브나 나관, 정방 배열이나 지그재그 배열에 대해서는, 예시한 조합에 한정되지 않는다. 설계나 사양, 비용, 요구되는 열교환 효율 등에 따라서, 모두 핀 튜브 또는 모두 나관으로 구성하거나, 모두 정방 배열로 하는 등, 임의의 변경이 가능하다.

(H04) 상기 실시예에 있어서, 1개의 열교환 번들(41)에 대해서, 전열관(11, 12)을 복수개 마련하는 구성을 예시하였지만, 1개의 열교환 번들(41)에 대해서 전열관(11, 12)이 1개의 구성으로 하는 것도 가능하다.

4, 8 : 가스-가스 열교환기 7 : 습식 배연 탈황 장치
11, 12 : 전열관 11a, 12a : 전열관의 일단
11b, 12b : 전열관의 타단 31 : 하우징
32 : 하측 커버 33 : 배면 커버
34 : 상측 커버
41, 101 내지 109, 111 내지 119 : 번들 42 : 제 1 장착부
43 : 제 2 장착부 49 : 접속 부재
50 : 철골 부재 52 : 재 회수용 호퍼
53 : 시작 덕트 61 : 빈 상자

Claims

열매와 배기가스의 열교환을 실행하는 전열관의 일단을 지지하는 제 1 장착부와,
상기 전열관의 타단을 지지하는 제 2 장착부와,
상기 제 1 장착부와 상기 제 2 장착부 사이에 착탈 가능하게 지지되고, 장착시에 상기 제 1 장착부와 상기 제 2 장착부를 접속하는 접속 부재를 구비한 것을 특징으로 하는
가스-가스 열교환기.
제 1 항에 있어서,
복수의 상기 전열관을 구비한 것을 특징으로 하는
가스-가스 열교환기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
기둥 형상으로 형성된 상기 각 장착부를 구비한 것을 특징으로 하는
가스-가스 열교환기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 장착부와, 상기 제 2 장착부와, 상기 접속 부재를 갖는 번들을 복수 구비하고, 하단의 번들의 제 1 장착부의 상면에, 상단의 번들의 제 1 장착부를 지지하고, 상기 하단의 번들의 제 2 장착부의 상면에, 상단의 번들의 제 2 장착부를 지지하는 것에 의해, 하단의 번들에 상단의 번들을 쌓아올린 것을 특징으로 하는
가스-가스 열교환기.
제 4 항에 있어서,
최하단의 상기 번들의 하면을 덮는 하측 커버와, 최상단의 상기 번들의 상면을 덮는 상측 커버와, 상기 전열관을 사이에 두고 상기 각 접속 부재의 반대측에 배치된 배면 커버를 갖고, 내부에 수평 방향을 따라서 설정된 배기가스로가 형성된 하우징을 구비한 것을 특징으로 하는
가스-가스 열교환기.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
습식 배연 탈황 장치를 통과한 배기가스의 흐름 방향을 따라, 상류의 번들의 하류측에 하류의 번들을 인접하여 배치하는 동시에,
상기 상류의 번들은, 상기 전열관이 나관에 의해 구성되고, 또한 상기 전열관의 상류측과 하류측이 중력 방향으로 어긋난 위치에 배치되고,
상기 하류의 번들은, 상기 전열관의 표면에 주름 형상의 핀이 배치되고, 또한 상기 전열관의 상류측과 하류측이 중력 방향으로 대응하는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는
가스-가스 열교환기.