WO1986002718A1

WO1986002718A1 - Crossflow heat exchanger

Info

Publication number: WO1986002718A1
Application number: PCT/JP1984/000528
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Toudoh; Masahito Honda; Fumio Shimoda; Shuzo Hara
Original assignee: Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1984-11-02
Publication date: 1986-05-09
Also published as: GB8614552D0; DE3490777T1; SE8602928L; GB2194626A; SE8602928D0

Abstract

A crossflow heat exchanger which is capable of being excellently used over a wide range from an exhaust gas high-temperature region to an exhaust gas low-temperature region below the acid dew point. In a conventional heat exchanger, such as a steel pipe type air preheater, when a gas including a large amount of a corrosive component is employed, it is necessary to prevent low-temperature corrosion and, therefore, it is not possible to lower the exhaust gas temperature below the acid dew point; consequently, this involves a disadvantageously low heat recovery rate for the heat exchanger. The crossflow heat exchanger according to the present invention employs a heat exchanger element of ceramics, which is free from low-temperature corrosion, whereby it is possible to lower the exhaust gas temperature and thereby to increase the heat recovery rate. The heat exchanger may be applied to a marine air preheater (particularly for a low-temperature portion), a gas heater for a desulfurizer and similar devices.

Description

明細書クロスフロー型熱交換器技術分野 Description Cross-flow heat exchanger Technical field

本明は、排ガス高温部域から、酸露点以下の排ガス低温部域までの広領域にわたって、良好に使用できるクロスフロー型熱交換器に閬するものである。 The present invention relates to a cross-flow type heat exchanger that can be favorably used over a wide range from a high temperature region of an exhaust gas to a low temperature region of an exhaust gas having an acid dew point or lower.

背景技術 Background art

従来の空気予熱機 40の概略構造を第 1図に示す。 · 第 1図に示すものは鐧管型空気予熱機である。通常、空気は管 41内を、、ガスは管 41'外をあるいはこの逆の組み合わせで直交又は対向して流れ熱交換を行なう。なお、図中の矢印は空気又はガスの流れ方向を示している。 Fig. 1 shows a schematic structure of a conventional air preheater 40. · Fig. 1 shows a tube type air preheater. Normally, air flows inside the tube 41, gas flows outside the tube 41 ', or vice versa, in a crosswise or opposing manner to perform heat exchange. The arrows in the figure indicate the flow direction of air or gas.

1 s この予熱機 40は、熱交換流体相互間のガスの漏洩混合のないノンリーク型であるが、単位容積当りの伝熱面積が小さく、機器が大型化するという欠点がある。また低温腐食（硫酸腐食）に対しては、管 41の材質を低温耐食鐧（コールテン鐧）とすることにより、ある程度の寿命の延長をはかることはできるが、硫黄分の多 1 s The preheater 40 is a non-leak type in which gas does not leak and mix between heat exchange fluids, but has a disadvantage that the heat transfer area per unit volume is small and the equipment becomes large. For low-temperature corrosion (sulfuric acid corrosion), the life of the pipe 41 can be extended to some extent by making the material of the pipe 41 low-temperature corrosion resistant (coalten).

2 0 いガスにおける酸露点以下の徘ガス低温部域では、ほとんど効果がないという欠点がある。 There is a drawback that there is almost no effect in the low-temperature region of the wandering gas below the acid dew point of 20 gases.

従って、腐食成分の多いガスの場合、低温腐食防止上、排ガス温度は最低でも 130 'c程度までしか下げることができず、ボイラ効率の向上は頭打ちとなっているのが現状である。 Therefore, in the case of a gas with a large amount of corrosive components, the temperature of exhaust gas can be reduced to at least about 130'c in order to prevent low-temperature corrosion, and improvement in boiler efficiency has reached a plateau.

Z 5 発明の開示本発明は、上述した従来の技術の問題点を有効に解決すベく創案するに至ったものであって、その目的は、腐食成分の多いガスに対しても、排ガス高温部域から、酸露点以下の排ガス低温部域までの広領域にわたって、良好に使用でき、しかも単位容積当りの伝熱面積が大きいクロスフロー型熱交換器を提供し、もって熟面収率を飛躍的に向上させることにある。 Z5 Disclosure of the Invention The present invention has been made to effectively solve the above-mentioned problems of the conventional technology. The purpose of the present invention is to provide a gas containing a large amount of corrosive components from the high temperature region of the exhaust gas. Provide a cross-flow type heat exchanger that can be used well over a wide range from the acid dew point to the low temperature area of exhaust gas and has a large heat transfer area per unit volume, thereby dramatically improving the ripening yield. It is in.

さらに詳しくは、本発明の目的は、 More specifically, the object of the present invention is to

(1) ノンリーク型の伝熱ェレメントを耐高温腐食はもとより、酸露点以下の排ガス温度にも耐え得る耐低温腐食性のものとし、 · (1) The non-leaky heat transfer element shall be resistant to high-temperature corrosion and low-temperature corrosion that can withstand exhaust gas temperatures below the acid dew point.

(2) 熱交換器の排ガス温度を酸露点以下に充分下げ、熱回収効率を一躍向上させ（ボイラ効率、を約 1 . 5 %向上させる）、は）伝熱エレメントをノンリーク型とすることにより、高圧流体側から低圧流体側（排出流体側）へのダストあるいは有害物質（ S O x 等）のリーク問題を解決し、 (2) The exhaust gas temperature of the heat exchanger is sufficiently lowered to below the acid dew point to dramatically improve the heat recovery efficiency (improve the boiler efficiency by about 1.5%). The leak type solves the problem of leakage of dust or harmful substances (such as SO x) from the high-pressure fluid side to the low-pressure fluid side (exhaust fluid side).

(4) 熱交換器の排ガス温度を酸露点以下に下げた場合、従来の熱交換器では排ガス中のダストが伝熱ヱレメントの伝熱面に粘着しやすいという問題があつたが、本発明は伝熱ェレメントの伝熱面にダストが付着しにくい構造とし、かつスーツクリー二ング及び水洗しやすい構造とし、 (4) When the exhaust gas temperature of the heat exchanger is lowered to below the acid dew point, the dust in the exhaust gas tends to stick to the heat transfer surface of the heat transfer element in the conventional heat exchanger. The present invention has a structure in which dust does not easily adhere to the heat transfer surface of the heat transfer element, and has a structure that is easy to clean and wash with water.

(5) 伝熱ェレメントを、大容量熱交換器に適するよう充分なコンバクト性、量産型構造、耐久性のある経済性の優れたものとする、 (5) The heat transfer element should have sufficient compactness, mass production type structure, and durable economical efficiency suitable for large-capacity heat exchangers.

ことにある。 It is in.

本発明の要旨は、セラミック板の表面に、複数本のフインを並列的に一体成形するとともに、上記複数本のフィン相互間に、加熱流体または被加熱流体を流通させるための複数の溝部を形成し- 上記セラミツク板の複数枚を、上記溝部が交互に直交するように積層して伝熱ヱレメントを構成し、上記伝熱ヱレメン卜の互いに直交する 2つの溝部群のうち、一方の溝部群に加熱流体を流通させるとともに、他方の溝部群に被加熱流体を流通させるように構成したことを特徴とするクロスフ口一型熱交換器にある。 The gist of the present invention is that a plurality of fins are arranged on the surface of a ceramic plate. A plurality of grooves are formed between the plurality of fins for allowing a heating fluid or a fluid to be heated to flow therethrough, and a plurality of the ceramic plates are formed in the plurality of fins. The heat transfer element is formed by alternately laminating the heat transfer elements so that the heating fluid flows through one of the two orthogonal groove groups of the heat transfer element. A cross-floor type heat exchanger characterized in that a fluid to be heated is made to flow through the other group of grooves.

本発明に係るクロスフロー型熱交換器は、高温腐食は勿論、低温（硫酸等）腐食に対しても充分な高耐食性をもたせるために、伝熱（熱交換）エレメントにセラミック（例えば、アルミナ系）を利用したノンリーク型でクロスフロー型のエレメントを採用し. 該エレメントは、流体通路を形成する矩形の溝部を有するセラミック板を、加熱流体と被加熱流体の通路が交互に直交するようにサンドィツチ状に多重にはり合わせて積層して大きなプロフクに l 5 —体成形したものである。 The cross-flow type heat exchanger according to the present invention is provided with a ceramic for heat transfer (heat exchange) element in order to provide sufficient high corrosion resistance not only to high temperature corrosion but also to low temperature (sulfuric acid etc.) corrosion. A non-cross-type, cross-flow element using a magnetic material (for example, alumina) is adopted. The element is a ceramic plate having a rectangular groove that forms a fluid passage. It is formed by laminating and laminating in a sandwich shape so that the paths of the fluid to be heated and the fluid to be heated are alternately orthogonal to each other, and is formed into a large body.

このように、本発明に係る熱交換器は、クロスフロー型であり熱交換両流体の分離取入れ，取出しを容易に行うことができる。 As described above, the heat exchanger according to the present invention is of a cross flow type, and can easily carry out the separation and introduction of both heat exchange fluids.

なお、従来、セラミックを利用した熱交換器としてローテミューレ式空気予熱機があるが、この熱交換器は蓄熱型であって、空 Conventionally, there is a rotary-type air preheater as a heat exchanger using ceramics, but this heat exchanger is a heat storage type and

Z 0 気がガス側へ漏洩する構造となっており、セラミックを利用したノンリーク型のクロスフロー型熱交換器はこれまで提案されていない。 It has a structure in which Z0 gas leaks to the gas side, and a non- leaky cross-flow heat exchanger using ceramics has not been proposed so far.

また、本発明の別の要旨は、セラミツク板の表面に、複数本のフィンを並列的に一体成形するとともに、上記複数本のフイン相 Another gist of the present invention is that a plurality of fins are integrally formed in parallel on a surface of a ceramic plate, and the plurality of fin phases are formed.

2 5 互間に、加熱流体または被加熱流体を流通させるための複数の溝部を形成し、上記セラミツク板の複数枚を、上記溝部が交互に直交するように積層して直方体形状の伝熱ヱレメントを構成し、上記伝熱エレメントの複数ヱレメントを、支持フレーム内に上下，左右および前後方向に整列して配設して伝熱ェレメントブロックを構成するとともに、上記複数の伝熱ヱレメントの各溝部の方向を、互いに直角をなす 2方向（ X方向， Y方向）のいずれかの方向にそれぞれ一致させ、各伝熱エレメントの辺部であって、上記 2方向を含む平面に垂直な方向に延びる辺部のうち、内側の辺部を隣り合う伝熱ヱレメントの辺部にパッキン部材を介して密接させるとともに、外側の辺部を上記支持フレームにパフキン部材を介して密接させ、各伝熱ェレメントの間には、各溝部が上記 2方向に連続しないように間隙を設け、かつ上記 2方向を含む平面に垂直な方向（ Z方向）において隣り合う各伝熱ェレメント間に、パッキン材料を配設し、上記伝熱ェレメントブロックの互いに直交する 2つの溝部群のうち、一方の溝部群に加熱流体を流通させるとともに、他方の溝部群に被加熱流体を流通させるように構成したことを特徴とするクロスフ口一型熱交換器にある。 2 5 Multiple grooves for flowing heated or heated fluid between each other A heat transfer element having a rectangular parallelepiped shape is formed by stacking a plurality of the above ceramic plates so that the grooves cross each other at right angles. The heat transfer element block is formed by arranging a plurality of the elements in the support frame in the up-down, left-right, and front-rear directions, and the groove of each of the plurality of heat transfer elements is formed. The direction is matched to one of two directions (X direction, Y direction) that are at right angles to each other, and the direction that is the side of each heat transfer element and that is perpendicular to the plane including the two directions Of the sides extending to the inner side, the inner side is brought into close contact with the side of the adjacent heat transfer element via a packing member, and the outer side is connected to the above-mentioned support frame via a puffing member. And between each heat transfer element, A gap is provided so as not to be continuous in two directions, and a packing material is disposed between adjacent heat transfer elements in a direction (Z direction) perpendicular to a plane including the two directions. Of the two groove groups that are orthogonal to each other, the heating fluid flows through one of the groove groups, and the fluid to be heated flows through the other groove group. It is located in the Grossov type 1 heat exchanger.

この発明のアイデアとして新しい点は、 What is new about the idea of this invention is

(1) セラミック製伝熱ェレメント同志間の間隙及びセラミック製伝熱ヱレメントと耐食性金属材料との取合部を、アスペストクロスまたはフアインフレックス等の弾力性のある耐食性材料にてシールする点、 (1) The gap between the ceramic heat transfer elements and the connection between the ceramic heat transfer element and the corrosion-resistant metal material should be asperity cross or fine flex. Sealing with a resilient, corrosion-resistant material,

(2) セラミック製伝熱ェレメントの据付方法として、隣接するセラミッ製伝熱ェレメントの相互間に、溝部の方向において所定の間隔（ブリージングスペース）を置いて据付け、隣接するエレメントとの間で、溝部（ガス通路）の端部開口部同志がうまく合わずにずれることによって、開口部面積が狭くなり、この開口部に煤が堆積して通路が閉塞するのを防止するようにした点、 (2) As a method of installing the ceramic heat transfer element, a predetermined space (bridging space) is provided between adjacent ceramic heat transfer elements in the direction of the groove. Place and install, adjacent The openings at the ends of the grooves (gas passages) are misaligned with each other, and the area of the openings is reduced, soot accumulates at these openings and the passages To prevent blockage,

にある。 It is in.

以下に本究明の実施例を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明に係るクロスフロー型熱交換器は、陸舶用空気予熱機 (特に低温部），脱硫装置用ガス · ガスヒータ等に応用することができる。 The cross-flow type heat exchanger according to the present invention can be applied to a land-based air preheater (particularly, a low-temperature section), a gas / gas heater for a desulfurization device, and the like.

I 0 第 1図および第 2図は、第 1 のクロスフ口一型熱交換器の伝熱エレメントを示したものである。 I 0 FIGS. 1 and 2 show the heat transfer elements of the first cross flute type 1 heat exchanger.

第 1図は、第 2図に示す伝熱エレメント 1 の基本要素としてのセラミック板 2を示す。このセラミック板 2 の側面には、多数本のフィン 3がプレスロールまたは押出し成形にて並列的に一体成形されており、各フィン 3相互間に、加熱流体または被加熱流体を流通させるための断面が矩形の溝部 4が形成されている。 FIG. 1 shows a ceramic plate 2 as a basic element of the heat transfer element 1 shown in FIG. A large number of fins 3 are integrally formed in parallel on the side surface of the ceramic plate 2 by press roll or extrusion molding, and a heating fluid or a coating is provided between the fins 3. A groove 4 having a rectangular cross section for flowing the heating fluid is formed.

伝熱ヱレメント 1 は、複数枚のセラミック板 2を、その溝部 4 が交互に直交するようにサンドイッチ状に積層して構成される。セラミック板 2 の積層，はり合わせは、セラミック板 2を焼成す The heat transfer element 1 is formed by stacking a plurality of ceramic plates 2 in a sandwich shape such that the grooves 4 are alternately orthogonal to each other. For lamination and bonding of the ceramic plate 2, the ceramic plate 2 is fired.

Z 0 る前（粘土状の加工段階）に行なわれ、その後、セラミック板 2 を積層した状態で乾燥，焼成される。 This is performed before Z 0 (clay-like processing stage), and then dried and fired with the ceramic plates 2 stacked.

なお、セラミック板 2 の積層は、特に最も外側のフィン 3が、隣接するセラミック板 2 に完全に密着するように、積層方向にプレスすることが必要である。 The lamination of the ceramic plate 2 needs to be pressed in the laminating direction so that the outermost fins 3 are completely adhered to the adjacent ceramic plate 2. .

なお、上述した「溝部 4が交互に直交するように」という場合の「直交」という意味は、厳密な意味での直交のみを示すものではなく、 90 ^β前後の角度で交差する場合をも含む概念である。伝熱ヱメレント 1 の溝部 4 は、互いに直交する 2つの溝都群からなり、第 2図で矢印にて示す如く、一方の溝部群に加熱流体 (ガスまたは高温ガス）を流通させ、他方の溝部群に被加熱流体 (空気または低温ガス）を流通させる。なお、両流体はセラミツク板 2によって完全に区画されているので、互いに混り合うことがない。 Note that the above-mentioned "so that the grooves 4 are alternately orthogonal" Means "orthogonal" of not indicate only orthogonal in a strict sense is a concept including a case that intersect at an angle of about 90 ^beta. The groove 4 of the heat transfer element 1 is composed of two groups of grooves orthogonal to each other, and a heating fluid (gas or high-temperature gas) flows through one of the groups of grooves as shown by arrows in FIG. Then, the fluid to be heated (air or low-temperature gas) flows through the other group of grooves. The two fluids are completely separated by the ceramic plate 2 and do not mix with each other.

第 3図は.、上述した伝熱ェレメント 1を利用したクロスフロー型熱交換器の概略側面図である。この熱交換器は、セラミ 'ンク製の伝熱ェレメント 1 , ガスの入口ダクト 5 , 出口ダクト 6 , 空気の入口ダクト 7および出口ダクト 8によって構成される。なお、図中の矢印はガスおよび空気の流れ方向を示す。 FIG. 3 is a schematic side view of a cross-flow type heat exchanger using the heat transfer element 1 described above. This heat exchanger is composed of a heat transfer element 1 made of ceramic, a gas inlet duct 5, an outlet duct 6, an air inlet duct 7, and an outlet duct 8. The arrows in the figure indicate the flow directions of gas and air.

なお、汚れの多い（煤を含んだ）ガスを加熱流体とする場合には、このガスを垂直方向に流通させ、被加熱流体としてのクリーンな空気は、水平方向に流通させるのが好ましい。 When a highly contaminated gas (including soot) is used as the heating fluid, the gas should be circulated in the vertical direction, and clean air as the fluid to be heated should be circulated in the horizontal direction. preferable.

第 3図において、入口ダクト 5 , 7 より熱交換器内に流入した流体（ガスまたは空気）は、伝熱エレメント 1 の溝部 4を通り、他方の流体と熱交換を行なつた後、出口ダクト 6 , 8 より出てい In Fig. 3, the fluid (gas or air) flowing into the heat exchanger from the inlet ducts 5 and 7 passes through the groove 4 of the heat transfer element 1 and exchanges heat with the other fluid. Later, exit exits 6 and 8

< ο <ο

第 4図は本発明に係る熱交換器の他の実施例を示すもので、伝熱エレメント 1を分割配置して、一方の被加熱流体 "を回折流としたものであり、この例によれば、熱交換効率が良くなり、一層効果的である。 FIG. 4 shows another embodiment of the heat exchanger according to the present invention, in which the heat transfer element 1 is divided and one of the fluids to be heated is a diffracted flow. According to the example, the heat exchange efficiency is improved, which is more effective.

なお第 4図において、 12および 13は、ガスの入口ダクトおよび In Fig. 4, 12 and 13 represent the gas inlet duct and

¾i ATlO¾ 出口ダクト、 14および 15は、空気（被加熱流体）の入口ダク卜および出口ダクトである。 ¾i ATlO¾ Outlet ducts 14 and 15 are the inlet duct and outlet duct of the air (the fluid to be heated).

本発明に係る熱交換器は、排ガスの高温部域にも勿論適用できるが、排ガスの酸露点以下の低温部域等、腐食の激しい領域（例えば低温空気予熱機，脱硫装置用ガス · ガスヒータ等）に .も適用可能であり、この場合、伝熱エレメント 1 の腐食をきたすことなく、熱交換をはかることができる。 The heat exchanger according to the present invention can of course be applied to the high temperature region of the exhaust gas, but is highly corrosive, such as the low temperature region below the acid dew point of the exhaust gas (for example, a gas for a low-temperature air preheater, a gas for a desulfurization unit). Can be applied to gas heaters, etc., and in this case, heat exchange can be achieved without causing corrosion of the heat transfer element 1.

次に、本発明の他の実施例を第 5図〜第 7図に基づいて説明する。この第 2 の熱交換器は、前述した伝熱ヱレメント 1 を支持フレーム 22内に複数配設して大容量の伝熱エレメントブロックを構成したものである。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. In the second heat exchanger, a large-capacity heat transfer element block is configured by disposing a plurality of the heat transfer elements 1 described above in the support frame 22.

第 5図および第 6図は、上記伝熱ェレメントブロック 19を示したものであって、この伝熱エレメントブロック 19は工場で完成され、現地で熱交換器に組立てられる。このため、容易に輸送できる大きさで、かつ簡単に現地組立ができる構造のブロックに製作する。伝熱エレメントブロック 19は、多数の伝熱エレメント 1 , エレメント 1 同志を枠組みするためのフレーム 20 , シール部材 21 及び支持フレーム 22等で構成される。 FIGS. 5 and 6 show the heat transfer element block 19, which is completed at a factory and assembled on-site with a heat exchanger. . For this reason, the block will be manufactured in a size that can be easily transported and that can be easily assembled on site. The heat transfer element block 19 includes a large number of heat transfer elements 1, a frame 20 for framing the elements 1, a seal member 21, a support frame 22, and the like.

なお、支持フレーム 22は、現地において多数のエレメントプロック 19を積み重ねたり、あるいは並べ合わせることによる組立が可能な構造で、かつエレメントブロック 19に対して互いに直交して接続されるガスおよび空気ダクトの取合部（図示省略のダクト等との取合部のこと）の少くともいずれか一方を完全にシールできる構造とする。第 5図では上 · 下のガス通路 ^側の支持フレーム 22 - 1 , 22 - 2が共通合フランジとなっている場合で、上 . 下に接続されるガス取合部が完全にシールできる構造になつている。 The support frame 22 has a structure that can be assembled by stacking or arranging a number of element blocks 19 on site, and is connected to the element block 19 at right angles to each other. A structure that can completely seal at least one of the joints for the gas and air ducts (the joints with ducts, etc., not shown) to be used. Fig. 5 shows the case where the upper and lower gas passages ^ -side support frames 22-1 and 22-2 share a common joint flange. The gas connection part to be connected has a structure that can be completely sealed.

第 5図および第 6図において、 1 は伝熱エレメントであり、複数の伝熟ェレメント 1 は、支持フレーム 22-1, 22-2, 22-3が形成する直方体状の枠内に上下，左右および前後方向に整列して配設されて伝熱ェレメントブロック 19を構成し、伝熱ェレメント 1 は全体として直方体状集合体をなして支持フレーム 22-1〜 22-3に挾持されている。 In FIGS. 5 and 6, 1 is a heat transfer element, and a plurality of heat transfer elements 1 are rectangular parallelepipeds formed by the support frames 22-1, 22-2, and 22-3. The heat transfer element block 19 is arranged in the vertical and horizontal directions and the front and rear directions within the frame, and the heat transfer element 1 as a whole is formed as a rectangular parallelepiped assembly, and the support frame 22- 1 to 22-3.

支持フレーム 22-2は、伝熱エレメントブロック 19の底面部において四辺形に組み立てられており、面一状（同一平面をなすの意）の底面フランジを形成している。支持フレーム 22-1は、伝熱エレメントブロック 19の頂面部において四辺形に組み立てられており、面一伏の頂面フランジを形成している。支持フレーム 22-3は、上記支持フレーム 22-1, 22-2の各角部閩を相互に結合しており、支持フレーム 22におけ.る柱状部材を構成している。 The support frame 22-2 is assembled into a quadrilateral on the bottom of the heat transfer element block 19, and forms a flush (meaning the same plane) bottom flange. I have. The support frame 22-1 is assembled in a quadrilateral on the top surface of the heat transfer element block 19, and forms a flat top surface flange. The support frame 22-3 connects the corners の of the support frames 22-1 and 22-2 to each other, and constitutes a columnar member in the support frame 22.

支持フレ一ム 22内の複数の伝熱ェレメント 1 は、それぞれの溝部 4の方向が、互いに直角をなす 2方向（第 5図で X方向および Y方向）のいずれかの方向にそれぞれ一致するように配.設されている。詳しくは、すべての伝熱ェレメント 1 の互いに直交する 2 つの溝部群 23, 24のうち、一方の溝部群 23は鉛直方向に、他方の溝部群 24は水平方向になるように伝熱エレメント 1 が配設されている。このため、第 5図においては 2つの溝部群 23, 24が互いに直角となっている。 The plurality of heat transfer elements 1 in the support frame 22 are arranged such that the direction of each groove 4 is in one of two directions perpendicular to each other (X direction and Y direction in FIG. 5). They are arranged to match. Specifically, of the two groove groups 23 and 24 of all the heat transfer elements 1 which are orthogonal to each other, heat is transferred so that one groove group 23 is in the vertical direction and the other groove group 24 is in the horizontal direction. Element 1 is provided. For this reason, in FIG. 5, the two groove groups 23 and 24 are perpendicular to each other.

爷伝熱エレメント 1 の辺部であって、第 5図の紙面に垂直な方向（X , Y方向を舍む平面に垂直な方向であって、第 6図で Z方向）に延びる辺部のうち、内側の辺部はバツキン部材 25および心辺 The side of heat transfer element 1 in the direction perpendicular to the plane of FIG. 5 (the direction perpendicular to the plane containing the X and Y directions, and the direction of Z in FIG. 6). Of the sides extending to the inner side, the inner side is the backing member 25 and the center.

C ?I C? I

WIPO 材としてのフレーム 20を介して隣り合う伝熱ェレメント 1 の辺部に気密的に圧着している。また外側の辺部は、パツキン部材 25およびフレーム 20を介して支持フレーム 22に気密的に圧着している。なお、上記バッキン部材 25は、アスベストクロス，ファイン . フレックス · セラミック · ファイバまたはモルタル，水練り保温材等の耐食シールバッキン材料を主体としたものである。 WIPO It is air-tightly pressed to the side of the adjacent heat transfer element 1 via the frame 20 as a material. The outer side is hermetically pressed to the support frame 22 via the packing member 25 and the frame 20. The backing member 25 is mainly made of a corrosion-resistant seal backing material such as asbestos cross, fine flex, ceramic, fiber or mortar, water-kneading and heat insulating material. is there.

また第 6図に示す如く、 Z方向において隣り合う各伝熱ヱレメント 1相互間にはパッキン材料 26が配設されている。このバッキン材料 26は、前記バツキン部材 25と同種類の材料からなり、伝熱 In addition, as shown in FIG. 6, a packing material 26 is provided between the adjacent heat transfer elements 1 in the Z direction. The backing material 26 is made of the same material as the backing member 25,

I 0 エレメント 1 同志の直接接触によりシール性が低下して流体が漏洩したり、伝熱エレメント 1 が破損するのを防止する作用をなす。 I 0 Element 1 This function prevents the fluid from leaking or the heat transfer element 1 from being damaged due to the direct contact between them.

また各伝熱ェレメント 1相互間には、それぞれの溝部 4が、隣接する他の伝熱ェレメント 1 の溝部 4 と Xおよび Y方向に連続しないように、間隙 C , , C ₂ が設けられている。このように間隙 C ,The gaps C,, C ₂ are provided between each heat transfer element 1 so that each groove 4 is not continuous with the groove 4 of the adjacent heat transfer element 1 in the X and Y directions. Is provided. Thus, the gap C,

1 5 C ₂ を設けているのは次のような理由に基づく。すなわち、瞵り合う伝熱エレメント 1 の溝部 4 の端部を相互に当接させた場合、溝部 4の端部が互いにずれると、溝部 4の端部における開口面積が狭くなり、ガス中のダストがつまるおそれがある。従って、各伝熱ェレメント 1相互間には間隙 Cい C ₂ を設けておく必要があ1 5 The a C ₂ are provided are based on the following reasons. In other words, when the ends of the grooves 4 of the heat transfer element 1 are brought into contact with each other, if the ends of the grooves 4 are displaced from each other, the opening area at the ends of the grooves 4 is reduced, and The dust inside may be clogged. Accordingly, need to be provided with a gap C have C ₂ is between the heat transfer Ereme down sheet 1 mutually

Z 0 る。なお、間隙 C C ₂ は、約 20〜 30 «程度とするのが好ましい。 Z 0 Incidentally, the gap CC ₂ is preferably about 20-30 degree «.

このように各伝熱エレメント 1相互間に間隙 Cい C ₂ を設けることにより、間隙 C _tは垂直方向の溝部群 23と連通し、間隙 C ₂は水平方向の溝部群 24と連通する。この結果、伝熟：!：レメントブロック 19内には相互に直交するノンリーク式の 2系統の通気路が形成される。 Thus by the this providing a Kakuden'netsue Leme down sheet 1 mutual clearance C have C _2, the gap C _t communicates with the vertical groove group 23, the clearance C ₂ is the horizontal direction of the groove group 24 Communicate. As a result, two non-leak-type air passages are formed in the block 19 of the “maturity:!: Rement block”.

c n また本実施例^おいては、支持フレーム 22- 1はチヤンネル材で構成されており、その内周には上述同様のバッキン材料を介してシール部材 27が取付けられている。なお、このシール部材 27はバッキン材料を介して前述のバツキン部材 25と圧接せしめている。また伝熱エレメントブロッ 19の底面部においても、パフキン部材 25はバッキン材料を介して支持フレーム 22 - 2に圧接されている。 cn In the present embodiment, the support frame 22-1 is made of a channel material, and a seal member 27 is attached to the inner periphery of the support frame 22-1 via the same backing material as described above. The seal member 27 is pressed against the above-mentioned backing member 25 via a backing material. Also on the bottom surface of the heat transfer element block 19, the puffkin member 25 is pressed against the support frame 22-2 via a backing material.

上記バッキン部材 25によつて、伝熱ェレメント 1 と、耐食鐧 (コールテン鐧またはステンレス鐧等）製のフレーム 20および支持フレーム 22 - 1〜 22- 3とが直接接触することによる伝熱ェレメント 1 の破損や、伝熱ェレメント 1 の接触部のシール性が低下することによる流体の漏洩混合が防止される。 The backing member 25 makes direct contact between the heat transfer element 1 and the frame 20 made of a corrosion-resistant material (such as a coal tenn or stainless steel) and the supporting frames 22-1 to 22-3. As a result, the heat transfer element 1 is prevented from being damaged, and the leakage and mixing of the fluid due to the reduced sealing performance of the contact portion of the heat transfer element 1 are prevented.

ノ、' ッキングの締付けは、伝熱エレメント 1 の自重がバッキングに働く場合はその自重により締付け、伝熱ェレメント 1 の自重によらない場合は、支.持フレーム 22に取付けた補助フレーム（図示せず）によってフレーム 20を押え付けてバッキングを締付けシールする。 No, tighten the backing if the self-weight of heat transfer element 1 acts on the backing, if not, and if it does not depend on the self-weight of heat transfer element 1. An auxiliary frame (not shown) attached to frame 22 presses down frame 20 and tightens the backing to seal.

伝熱エレメントブロック 19は上述の如く構成されてなり、第 5 図において、矢印で示すガスは、頂面部の支持フレーム 22- 1の内側に送入された後は、他にリークすることなく全て溝部群 23および間隙 d を通り、その後底面部の支持フレーム 22 -2の内側部を通り、伝熱ヱレメントブロック 19から送出される。一方、矢印 αにて示す空気は、同様に、支持フレーム 22- 1 , 22 - 2， 22 - 3によつてかこまれた伝熱ェレメントブロック 19側面部から溝部群 24および間隙 C ₂ を通り、その後反対側の側面部から排出される。従つて、伝熱エレメントブロフク 19内において、上記ガスと空気と The heat transfer element block 19 is configured as described above. In FIG. 5, the gas indicated by the arrow is supplied to the inside of the support frame 22-1 on the top surface, and then the other gas flows. All of them pass through the groove group 23 and the gap d without leaking, and then pass through the inside of the support frame 22-2 on the bottom, and are sent out from the heat transfer element block 19. On the other hand, the air indicated by the arrow α is also the heat transfer element block 19 surrounded by the support frames 22-1, 22-2, and 22-3. through C _2, and is discharged from the side surface of the subsequent opposite. Therefore, in the heat transfer element block 19, the above gas and air

レ，は互いにリーク混合することがない。レ, Do not leak mix with each other.

なお、上記ガスと空気は互いに入れ換えて流してもよく、また流れ方向も逆であってよい。 The gas and the air may be exchanged with each other and flow, and the flow directions may be reversed.

第 7図は本発明伝熱エレメントブロックを利用した熱交換器の Fig. 7 shows a heat exchanger using the heat transfer element block of the present invention.

5 組立例を示す図である。 FIG. 5 is a view showing an example of assembly.

この熱交換器は、工場で製作された多数の伝熱ヱレメントブロック 19を現地にて組立 · 据付けることにより建設される。第 7図中、 31はガスの入口ダクト、 32は出口ダクト、 33はガス又は空気の入口ダクト、 34は出口ダクト、 35は熟交換器支持鉄骨である。 This heat exchanger is constructed by assembling and installing a large number of heat transfer element blocks 19 manufactured in the factory on site. In FIG. 7, 31 is a gas inlet duct, 32 is an outlet duct, 33 is a gas or air inlet duct, 34 is an outlet duct, and 35 is a steel frame supporting a mature exchanger.

1 0 ダストまたは硫酸ミスト等を含んだダーティガスは、垂直方向に上から下へ、一方、空気またはクリーンガスは水平方向に流す。硫酸分を含んだダーティガスに接触するガスダクト等の鐧板は耐食合金鐧板（ステンレス鐧板等）または耐食塗料をコーティングしたものが使用される。 Dirty gas containing 10 dust or sulfuric acid mist flows vertically from top to bottom, while air or clean gas flows horizontally. As a plate of a gas duct or the like that comes into contact with dirty gas containing sulfuric acid, a corrosion-resistant alloy plate (such as a stainless steel plate) or a plate coated with a corrosion-resistant paint is used.

i s 第 7図に示す例は、伝熱エレメントブロック 19を積み重ねて熱交換器を構成したもので、エレメントブロック 19の上 ' 下の支持フレームは、共通合フランジとして製作されている。 is In the example shown in Fig. 7, the heat exchanger is constructed by stacking the heat transfer element blocks 19, and the support frames above and below the element blocks 19 It is produced as.

また、エレメントブロック 19内においては、直交するガス又は空気の通路は互いに分離されているので、それぞれの共通合フラ 2 0 ンジ面に耐食性シ一ルバッキング 38を取付けてシ一ルをして熱交換器を組立てることにより、直交して流れる 2流体の漏洩混合を防止することができる。 Also, in the element block 19, the orthogonal gas or air passages are separated from each other, so that a corrosion-resistant seal backing 38 is attached to each common joint flange surface to mount the seal. By assembling the heat exchanger in this way, it is possible to prevent the leakage and mixing of two fluids flowing orthogonally.

以上説明した本発明に係る第 1 の熱交換器によれば、次のような効果を奏することができる。 According to the first heat exchanger according to the present invention described above, the following effects can be obtained.

2₅ (1) ガス中の硫酸または硝酸ミスト等に対して耐食性を有するセラミツクを伝熱ェレメントに採用することにより、排ガスの酸露点以下の低温部域での熱回収が可能となるため、低温腐食（硫酸腐食等）の面で制限されることなく極低温域までの熱回収がはかれ（従来は排ガス温度約 130 'cまでの熱回収に対し、約 90 'cまでの熱回収がはかれる。）、ボイラ効率の向上により燃費（運転費）削減ができる。 2 ₅ (1) Corrosion resistance to sulfuric acid or nitric acid mist in gas By using ceramics as heat transfer element, heat can be recovered in low-temperature areas below the acid dew point of exhaust gas, so that it is limited in terms of low-temperature corrosion (such as sulfuric acid corrosion). Heat recovery up to the extremely low temperature range (up to 90'c compared to the exhaust gas temperature up to about 130'c in the past), and improved fuel efficiency (operating cost) by improving boiler efficiency ) Can be reduced.

(2) 低温腐食に対し根本的な解決がはかれるため、エレメントの換装費が不要となり、メインテナンスコストが小さくなる , (2) The fundamental solution to low-temperature corrosion is eliminated, so there is no need to replace elements and the maintenance cost is reduced.

(3) ノンリーク型の熱交換器となるため、補機動力が必要以上に増加することなく、運転費の削減もはかれる。 . (3) Since it is a non-leak type heat exchanger, the operating cost can be reduced without increasing the power of auxiliary equipment more than necessary. .

(4) 脱硫装置用ガス · ガスヒータに適用すれば、硫酸腐食を完全に防止できるとともに、ノンリーク型であるため未処理ガスが漏洩することなく、脱硫効率並びに脱塵の向上が図れる , (4) Gas for desulfurization equipmentIf applied to a gas heater, sulfuric acid corrosion can be completely prevented, and since it is a non- leak type, untreated gas does not leak, and the desulfurization efficiency and dedusting efficiency are reduced. Can improve,

(5) セラミック製伝熱ェレメントは、単位容積内で最も伝熱効率の高いプレートフィン構造で、かつダストのつまりにくい構造であり、しかもクロスフロー型としてあるため、熱交換両流体の分離，シールが極めて容易で、かつ信頼性も高い。 (5) The ceramic heat transfer element has a plate fin structure with the highest heat transfer efficiency within a unit volume, and is a structure that is less likely to clog the dust, and is a cross-flow type Therefore, heat exchange and separation of both fluids are extremely easy and highly reliable.

(6) 伝熱ェレメントは大型量産向きの構成となつているため、その成形も極めて経済的に行うことができる。 (6) Since the heat transfer element is designed for large-scale mass production, it can be formed extremely economically.

また、以上説明した本発明に係る第 2 の熱交換器によれば、低温（硫酸）腐食に耐える熱交換器としてセラミックを利用した熱交換器を提供することができる。 Further, according to the second heat exchanger according to the present invention described above, it is possible to provide a heat exchanger using ceramics as a heat exchanger resistant to low temperature (sulfuric acid) corrosion.

また、本発明における伝熱エレメントブロックでは、一方流体は垂直方向に、また他方流体は水平方向にそれぞれセラミックェレメント内の通路を直交して流れ、互いに熱交換を行なうが、各流体はそれぞれ漏洩することがないため両流体が混合することのないノンリーク型の熱交換器を構成することができる。従って、空気予熱機の場合には、高圧側の空気が漏洩することがないため送風機容量が大きくなり、捕機動力が増加することはない。また. 5 脱硫装置用ガス · ガスヒータの場合には、脱硫前の未処理ガスが漏洩することによる脱硫効率及び脱塵効率の低下を防止できる。 In the heat transfer element block according to the present invention, one fluid flows vertically and the other fluid flows horizontally in the passage in the ceramic element at right angles to perform heat exchange with each other. But each Since the fluids do not leak, it is possible to construct a non-leaky heat exchanger where both fluids do not mix. Therefore, in the case of an air preheater, the air on the high pressure side does not leak, so that the capacity of the blower increases and the power for catching does not increase. Further, in the case of a gas / gas heater for a desulfurization unit, it is possible to prevent a decrease in desulfurization efficiency and dust removal efficiency due to leakage of untreated gas before desulfurization.

また伝熱ェレメントブロックは輸送が容易であり、かつ現地にて簡単に組立てて熱交換器を構成することができるので、この種の熱交換器の大幅なコストダウンを図ることができる。また、伝 In addition, the heat transfer element block is easy to transport and can be easily assembled on site to form a heat exchanger, so that this type of heat exchanger can be significantly reduced in cost. it can. Also,

1 0 熱エレメントブロックの数を增減することにより、熱交換器の容量を自在に変更することができるため、伝熱エレメントブロックの仕様の共通化により量産性を高めることができる。 10 10 By reducing the number of heat element blocks, the capacity of the heat exchanger can be changed freely, and mass production can be achieved by standardizing the specifications of heat transfer element blocks. Can be increased.

図面の簡単な説明 BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

第 1図〜第 4図は本発明の一実施例を示したものである。第 1 1 5 図はセラミツク板の斜視図、第 2図は伝熱エレメン卜の斜視図、第 3図および第 4図は、それぞれクロスフロー型熱交換器の概念的側面図を示す。 1 to 4 show an embodiment of the present invention. Fig. 115 is a perspective view of the ceramic plate, Fig. 2 is a perspective view of the heat transfer element, and Figs. 3 and 4 are conceptual side views of the cross-flow heat exchanger. .

第 5図〜第 7図は本発明の別の実施例を示したものである。第 5図は伝熱エレメントブロックの概念的側面図、第 6図は第 5図 _Z o の VI - VI線矢視図、第 7図はクロスフロー型熱交換器の概念的側面図である。 5 to 7 show another embodiment of the present invention. Figure 5 is Den'netsue Leme down Toburo Tsu conceptual side view of click, FIG. 6 is VI in FIG. 5 _Z o - VI taken along line diagram conceptually side of FIG. 7 is click Rosufuro heat exchanger FIG.

第 8図は従来の空気予熱機の概念的側面図である。 FIG. 8 is a conceptual side view of a conventional air preheater.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims

1. セラミツク板の表面に、複数本のフィンを並列的に一体成形するとともに、上記複数本のフィン相互間に、加熱流体または被加熱流体を流通させるための複数の溝部を形成し、上記セラ 1. A plurality of fins are integrally formed in parallel on the surface of the ceramic plate, and a plurality of grooves are formed between the fins to allow the heating fluid or the fluid to be heated to flow. And the above Serra

5 ミック板の複数枚を、上記溝部が交互に直交するように積層して伝熱ヱレメントを構成し、上記伝熱ヱレメントの互いに直交する 2つの溝部群のうち、一方の溝部群に加熱流体を流通させるとともに、他方の溝部群に被加熱流体を流通させるように構成したことを特徴とするク口スフロー型熱交換器。 5 A plurality of mix plates are laminated so that the grooves are alternately perpendicular to each other to form a heat transfer element, and the heat transfer element includes two orthogonal groove groups. A mouth-flow type heat exchanger characterized in that a heating fluid flows through one groove group and a heated fluid flows through the other groove group.

1 0 2. セラミツク板の表面に、複数本のフィンを並列的に一体成形するとともに、上記複数本のフィン相互間に、加熱流体または被加熱流体を流通させるための複数の溝部を形成し、上記セラミック板の複数枚を、上記溝部が交互に直交するように積層して直方体形状の伝熱ェレメントを構成し、上記伝熱ヱレメント10 2. A plurality of fins are integrally formed in parallel on the surface of the ceramic plate, and a plurality of grooves for flowing a heating fluid or a heated fluid between the plurality of fins. A plurality of the ceramic plates are stacked so that the grooves are alternately orthogonal to each other to form a rectangular parallelepiped heat transfer element, and the heat transfer element is formed.

, 5 の複数ェレメントを、支持フレーム内に上下，左右および前後方向に整列して配設して伝熱ェレメントブロツクを構成するとともに、上記複数の伝熱ェレメントの各溝部の方向を、互いに直角をなす 2方向（ X方向, Y方向）のいずれかの方向にそれぞれ一致させ、各伝熱ェレメントの辺部であって、上記 2方向, 5 are arranged in the support frame in the vertical, horizontal, and front-rear directions to form a heat transfer element block, and each of the heat transfer elements described above is arranged. The direction of the groove is aligned with one of two directions (X direction, Y direction) perpendicular to each other, and is the side of each heat transfer element.

2 0 を舍む平面に垂直な方向に延びる辺部のうち、内側の辺部を隣り合う伝熱ヱレメントの辺部にバッキン部材を介して密接させるとともに、外側の辺部を上記支持フレームにバッキン部材を介して密接させ、各伝熱ヱレメントの間には、各溝部が上記 2 方向に連続しないように間隙を設け、かつ上記 2方向を含む平Among the sides extending in the direction perpendicular to the plane containing the 20's, the inner side is closely contacted with the side of the adjacent heat transfer element via a backing member, and the outer side is The heat transfer frame is provided with a gap between the heat transfer elements so that the grooves are not continuous in the two directions, and a flat space including the two directions is provided between the heat transfer elements.

_{2 5} 面に垂直な方向（ Z方向）において隣り合う各伝熱エレメント間に、バッキン材料を配設し、上記伝熱ェレメントブロックの互いに直交する 2つの溝部群のうち、一方の溝部群に加熱流体を流通させるとともに、他方の溝部群に被加熱流体を流通させるように構成したことを特徴とするクロスフロー型熱交換器。 ₂ Adjacent heat transfer elements in the direction perpendicular to the _five surfaces (Z direction) A bucking material is disposed between the heat transfer element blocks, and the heating fluid flows through one of the two groove groups orthogonal to each other of the heat transfer element block, and the heated fluid flows through the other groove group. A cross-flow type heat exchanger characterized in that the heat exchanger is configured to circulate water.