JPH0213235B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0213235B2 JPH0213235B2 JP57142080A JP14208082A JPH0213235B2 JP H0213235 B2 JPH0213235 B2 JP H0213235B2 JP 57142080 A JP57142080 A JP 57142080A JP 14208082 A JP14208082 A JP 14208082A JP H0213235 B2 JPH0213235 B2 JP H0213235B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- waste gas
- duct
- inlet side
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D11/00—Heat-exchange apparatus employing moving conduits
- F28D11/02—Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller
- F28D11/04—Heat-exchange apparatus employing moving conduits the movement being rotary, e.g. performed by a drum or roller performed by a tube or a bundle of tubes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、多数の固定管棒群を同心円状に配置
して熱交換器本体を形成し、該熱交換器本体をロ
ータリキルンのように低速で回転せしめることに
より前記固定管棒群の各管棒をすべて比較的均一
に高温廃ガスに接触せしめ、これによつて各管棒
の耐用命数の延長をはかるようにした熱交換器に
関するものであり、殊に化石燃料を使用する燃焼
式加熱炉等の工業用燃焼炉における大容量の高温
廃ガス熱を燃焼用空気の予熱に利用した回転式熱
交換器に係るものである。
して熱交換器本体を形成し、該熱交換器本体をロ
ータリキルンのように低速で回転せしめることに
より前記固定管棒群の各管棒をすべて比較的均一
に高温廃ガスに接触せしめ、これによつて各管棒
の耐用命数の延長をはかるようにした熱交換器に
関するものであり、殊に化石燃料を使用する燃焼
式加熱炉等の工業用燃焼炉における大容量の高温
廃ガス熱を燃焼用空気の予熱に利用した回転式熱
交換器に係るものである。
従来、燃焼炉用２次燃焼空気の熱交換は、第１
図に示すように、廃ガス通路１内に多数の管から
成る管棒群として形成されるべき複数個の熱交換
器本体２，３，４，５等を一定間隔でブロツク別
に設置し、２次燃焼空気を矢印方向に流すもので
あるが、この場合、前記各管棒群の配置は空気の
流れがブロツク別に対向乃至平行方式とその組合
せとなるようにし、メインダクトより分岐ダクト
を介して空気が送出入せしめられるものであり、
分岐ダクトではバタイフライ弁等を取付けて各ブ
ロツク別の風量調整を行つており、熱交換器出口
ではブロツク別の空気がバーナーへ送るメインダ
クトへ集合せしめられて混合される。廃ガスの流
れ方向はａ−１からａ−２であり、入口部イと出
口部ニは相応の温度差となるので、空気の送入方
法は対向と平行方式の組合せでｂ−１よりｂ−３
１とｂ−３２が合流してｂ−２１となつて流出せ
しめる。また、熱交換器本体２，３，４，５の各
管棒群への空気送入は風量調整されるようになつ
ているが、熱交換器本体２，３の入口高温域とな
るイ部とロ部に面する管棒群は高温に曝されるた
めに、その材料は特殊金属また特殊加工された高
価な材料が使用されることになり且つ廃ガス中の
ダクト発生量の多いもの及び腐蝕性等の性質によ
つては耐寿命性が全くなく、熱交換器本体４，５
の低温域となるヘ部、ニ部に比較して格段の差が
あり、その全体のコスト的無駄にしており、更に
採算のとれ難いこともあつて、熱交換器装置まで
至らない工業炉もある。
図に示すように、廃ガス通路１内に多数の管から
成る管棒群として形成されるべき複数個の熱交換
器本体２，３，４，５等を一定間隔でブロツク別
に設置し、２次燃焼空気を矢印方向に流すもので
あるが、この場合、前記各管棒群の配置は空気の
流れがブロツク別に対向乃至平行方式とその組合
せとなるようにし、メインダクトより分岐ダクト
を介して空気が送出入せしめられるものであり、
分岐ダクトではバタイフライ弁等を取付けて各ブ
ロツク別の風量調整を行つており、熱交換器出口
ではブロツク別の空気がバーナーへ送るメインダ
クトへ集合せしめられて混合される。廃ガスの流
れ方向はａ−１からａ−２であり、入口部イと出
口部ニは相応の温度差となるので、空気の送入方
法は対向と平行方式の組合せでｂ−１よりｂ−３
１とｂ−３２が合流してｂ−２１となつて流出せ
しめる。また、熱交換器本体２，３，４，５の各
管棒群への空気送入は風量調整されるようになつ
ているが、熱交換器本体２，３の入口高温域とな
るイ部とロ部に面する管棒群は高温に曝されるた
めに、その材料は特殊金属また特殊加工された高
価な材料が使用されることになり且つ廃ガス中の
ダクト発生量の多いもの及び腐蝕性等の性質によ
つては耐寿命性が全くなく、熱交換器本体４，５
の低温域となるヘ部、ニ部に比較して格段の差が
あり、その全体のコスト的無駄にしており、更に
採算のとれ難いこともあつて、熱交換器装置まで
至らない工業炉もある。
また、高温受熱管棒群は高温ダクトの有害ガス
との悪条件下でトラブル発生率も高いために低温
域の管棒群まで悪影響を及ぼし、保守管理に苦慮
しているのが現状であり、管棒の耐寿命性は廃ガ
スの温度と熱量及びその性質に関係するが、特に
塩素ガス、強亜硫酸ガス等を発生する特殊工業炉
はダクト付着により休止時にダクトが吸湿して管
棒を腐蝕し、耐用命数が極度に短縮せしめられる
ことになる。
との悪条件下でトラブル発生率も高いために低温
域の管棒群まで悪影響を及ぼし、保守管理に苦慮
しているのが現状であり、管棒の耐寿命性は廃ガ
スの温度と熱量及びその性質に関係するが、特に
塩素ガス、強亜硫酸ガス等を発生する特殊工業炉
はダクト付着により休止時にダクトが吸湿して管
棒を腐蝕し、耐用命数が極度に短縮せしめられる
ことになる。
これに対して、本発明は前記課題を解決し得る
回転式熱交換器を提供しようとするものであつ
て、その要旨とするところは、多数の同心円状に
配置された固定管棒群から成る回転可能な熱交換
器本体の周囲をキヤスタが内装してあるケーシン
グにて囲むと共に、該ケーシングの両側にそれぞ
れフードを介して回転ダクト、シール材及び固定
ダクトから成る入口側回転接続部と出口側回転接
続部を形成し、前記熱交換器本体に直交して且つ
偏心させて入口側廃ガス通路ダクトを取付けると
共に、この反対側に出口側廃ガス通路ダクトを前
記熱交換器本体と同心的に取付け、前記両フード
基部の外周にそれぞれ取付けてあるリング状案内
用レールに駆動源と連結されている複数個の駆動
ローラ及び被駆動ローラを当接し、その駆動磨擦
力にて前記熱交換器本体を低速回転せしめるよう
に構成した点に存するものであり、かくして、本
発明によれば、管棒材料は特殊金属または特殊加
工製作の必要はなく、また特殊工業炉向けの耐用
命数の延長を図ることができ且つ総合的にコスト
低減可能となり、メンテナンスの大幅な省略を行
なうことができる等の利点を有するものである。
回転式熱交換器を提供しようとするものであつ
て、その要旨とするところは、多数の同心円状に
配置された固定管棒群から成る回転可能な熱交換
器本体の周囲をキヤスタが内装してあるケーシン
グにて囲むと共に、該ケーシングの両側にそれぞ
れフードを介して回転ダクト、シール材及び固定
ダクトから成る入口側回転接続部と出口側回転接
続部を形成し、前記熱交換器本体に直交して且つ
偏心させて入口側廃ガス通路ダクトを取付けると
共に、この反対側に出口側廃ガス通路ダクトを前
記熱交換器本体と同心的に取付け、前記両フード
基部の外周にそれぞれ取付けてあるリング状案内
用レールに駆動源と連結されている複数個の駆動
ローラ及び被駆動ローラを当接し、その駆動磨擦
力にて前記熱交換器本体を低速回転せしめるよう
に構成した点に存するものであり、かくして、本
発明によれば、管棒材料は特殊金属または特殊加
工製作の必要はなく、また特殊工業炉向けの耐用
命数の延長を図ることができ且つ総合的にコスト
低減可能となり、メンテナンスの大幅な省略を行
なうことができる等の利点を有するものである。
次に、第３図乃至第５図に示されている一実施
例により本発明を更に詳細に説明する。
例により本発明を更に詳細に説明する。
第３図及び第４図において、１０は多数の同心
円状に配置された管棒１１から成る熱交換器本体
乃至管棒群、１２はケーシング、１３は該ケーシ
ングの両側に設置されるべき１対のフードをそれ
ぞれ示すものであつて、この場合、燃焼空気の入
口側ｂ−１と出口側ｂ−２１は同様の構造になつ
ているために、入口側についてのみ以下に説明し
て出口側は省略する。
円状に配置された管棒１１から成る熱交換器本体
乃至管棒群、１２はケーシング、１３は該ケーシ
ングの両側に設置されるべき１対のフードをそれ
ぞれ示すものであつて、この場合、燃焼空気の入
口側ｂ−１と出口側ｂ−２１は同様の構造になつ
ているために、入口側についてのみ以下に説明し
て出口側は省略する。
熱交換器本体１０を形成する各管棒１１の両端
はフード基部１４内の軸線方向に直交して取付け
てある支持板１５に適宜溶着手段にて固着されて
おり、ケーシング１２の内周面にはフツク１６を
介してキヤスタ１７が貼装してあり、フード基部
１４とケーシング端面１８は耐熱性シール１９を
介して補強リング２０にて接続し、これによつて
気密保持がなされており、更に、前記フード基部
にはリング状の案内用レール２１が繞設してあ
る。また、ケーシング１２の両側にはフード１３
を介して入口側回転接続部２２及び出口側回転接
続部２３が形成してあり、これらの回転接続部は
主として固定ダクト２４，２５とこれに回転可能
に嵌装されている回転ダクト２６，２７とから構
成されており、この場合、前記固定ダクトの内側
にはフランジ２８，２９を介して内方シール用ダ
クト３０，３１が設けてあつて、これらのダクト
はフード１３の両端面にフランジ３２，３３にて
突設してある外方シール用ダクト３４，３５に１
対のシール材３６を介して装入されており、該シ
ール材の過熱を防止するために前記内方固定ダク
トの内周には水冷ジヤケツト３７が設けてある。
はフード基部１４内の軸線方向に直交して取付け
てある支持板１５に適宜溶着手段にて固着されて
おり、ケーシング１２の内周面にはフツク１６を
介してキヤスタ１７が貼装してあり、フード基部
１４とケーシング端面１８は耐熱性シール１９を
介して補強リング２０にて接続し、これによつて
気密保持がなされており、更に、前記フード基部
にはリング状の案内用レール２１が繞設してあ
る。また、ケーシング１２の両側にはフード１３
を介して入口側回転接続部２２及び出口側回転接
続部２３が形成してあり、これらの回転接続部は
主として固定ダクト２４，２５とこれに回転可能
に嵌装されている回転ダクト２６，２７とから構
成されており、この場合、前記固定ダクトの内側
にはフランジ２８，２９を介して内方シール用ダ
クト３０，３１が設けてあつて、これらのダクト
はフード１３の両端面にフランジ３２，３３にて
突設してある外方シール用ダクト３４，３５に１
対のシール材３６を介して装入されており、該シ
ール材の過熱を防止するために前記内方固定ダク
トの内周には水冷ジヤケツト３７が設けてある。
なお、熱交換本体１０は両端がレール２１を介
して一部駆動源に連結されている複数個例えば４
個の駆動ローラ乃至被駆動ローラ３８の摩擦力に
よつて回転せしめられるものであり、また前記熱
交換本体に直交して一体形成されるべき入口側の
廃ガス通路ダクト３９は、第３図及び第５図に示
すように偏心ｌして取付けてあり且つその反対側
の出口側廃ガス通路ダクト４０は前記熱交換器本
体と同心的に取付けてあり、燃焼空気は固定ダク
ト２４のｂ−１より送入され且つ前記熱交換器本
体の各管棒１１内を通つて反対側固定ダクト２５
のｂ−２１より送出されてバーナ側メインダクト
（図示せず）へ送られ、また廃ガスは通路ダクト
３９，４０の入口側ａ−１より送られて出口側ａ
−２から大気中また集塵装置へと送出される。
して一部駆動源に連結されている複数個例えば４
個の駆動ローラ乃至被駆動ローラ３８の摩擦力に
よつて回転せしめられるものであり、また前記熱
交換本体に直交して一体形成されるべき入口側の
廃ガス通路ダクト３９は、第３図及び第５図に示
すように偏心ｌして取付けてあり且つその反対側
の出口側廃ガス通路ダクト４０は前記熱交換器本
体と同心的に取付けてあり、燃焼空気は固定ダク
ト２４のｂ−１より送入され且つ前記熱交換器本
体の各管棒１１内を通つて反対側固定ダクト２５
のｂ−２１より送出されてバーナ側メインダクト
（図示せず）へ送られ、また廃ガスは通路ダクト
３９，４０の入口側ａ−１より送られて出口側ａ
−２から大気中また集塵装置へと送出される。
しかして、前記構成を有する本発明の回転式熱
交換器において、廃ガスは、第３図に示すように
ａ−１側から入つて熱交換器本体１０の内部室４
１を経てａ−２側から排出されるものであるが、
この場合、前記熱交換器本体の回転によつて廃ガ
スは前記内部室で乱流が大となり且つ複雑微妙に
変化して管棒１１群の受熱面積が増大し、一方、
第４図にも示すように前記熱交換器本体と入口側
廃ガス通路ダクト３９はｌだけ偏心しているため
に、第５図に示すように、廃ガス流路はａ−１よ
りａ−２へと矢印のように上昇経路となるが、管
棒１１群の回転は矢印４２方向であることから高
温域イ、ヘ部の廃ガスは総体的に押下げられて前
記室内の温度差がなくなり、平均化される。但し
熱交換器本体１０を形成する管棒１１群の回転ス
ピードは廃ガスの入口側通路ダクト３９及び出口
側通路ダクト４０内のガス速度と相関関係にある
ためにスピードアツプすると管棒１１群がフアン
のフインのようになつて充分な熱交換を行なわな
いうちに前記廃ガスをａ−２より排出してしまう
ことになり、従つて、前記熱交換器本体の回転ス
ピードはガス速度とバランスさせる必要があるた
めに７〜10m／sec以上にしないことが望ましい。
交換器において、廃ガスは、第３図に示すように
ａ−１側から入つて熱交換器本体１０の内部室４
１を経てａ−２側から排出されるものであるが、
この場合、前記熱交換器本体の回転によつて廃ガ
スは前記内部室で乱流が大となり且つ複雑微妙に
変化して管棒１１群の受熱面積が増大し、一方、
第４図にも示すように前記熱交換器本体と入口側
廃ガス通路ダクト３９はｌだけ偏心しているため
に、第５図に示すように、廃ガス流路はａ−１よ
りａ−２へと矢印のように上昇経路となるが、管
棒１１群の回転は矢印４２方向であることから高
温域イ、ヘ部の廃ガスは総体的に押下げられて前
記室内の温度差がなくなり、平均化される。但し
熱交換器本体１０を形成する管棒１１群の回転ス
ピードは廃ガスの入口側通路ダクト３９及び出口
側通路ダクト４０内のガス速度と相関関係にある
ためにスピードアツプすると管棒１１群がフアン
のフインのようになつて充分な熱交換を行なわな
いうちに前記廃ガスをａ−２より排出してしまう
ことになり、従つて、前記熱交換器本体の回転ス
ピードはガス速度とバランスさせる必要があるた
めに７〜10m／sec以上にしないことが望ましい。
次に、従来の公知例と本発明の実施例について
比較説明する。
比較説明する。
先ず、公知例の第１図に示す廃ガス入口温度
は、一般的に入口部イにおいて800℃、下方部チ
において700〜750℃であり（本発明の第５図にお
けるイ、ロに相当する部分）、換言すれば、第２
図に示す廃ガス入口側ａ−１の斜線と高温域乃至
入口部イと温度平均値線との交叉点イ−１を800
℃とすると、ロの交叉点ロ−１は700〜750℃とな
り、以下ヘ−１は620℃（本発明では500℃前後）、
ホ−１は530℃、ニ−１は400℃となる（本発明の
第５図におけるホに相当する部分）。また、燃焼
空気の流れは、第２図に示すように、第１図に示
す公知例の熱交換器本体２，３でＡ−１（並行方
式）、熱交換器４，５ではＣ−１（対向方式）と
なるが、本発明では、第４図に示すように固定ダ
クト２４のｂ−１側から入り、熱交換器本体１０
の管棒１１群間を経て固定ダクト２５のｂ−２１
から排出されるものであり、この場合、ｂ−１で
の空気温度は30℃、ｂ−３１では400℃、ｂ−３
２では440℃、ｂ−２１では420℃であつた。
は、一般的に入口部イにおいて800℃、下方部チ
において700〜750℃であり（本発明の第５図にお
けるイ、ロに相当する部分）、換言すれば、第２
図に示す廃ガス入口側ａ−１の斜線と高温域乃至
入口部イと温度平均値線との交叉点イ−１を800
℃とすると、ロの交叉点ロ−１は700〜750℃とな
り、以下ヘ−１は620℃（本発明では500℃前後）、
ホ−１は530℃、ニ−１は400℃となる（本発明の
第５図におけるホに相当する部分）。また、燃焼
空気の流れは、第２図に示すように、第１図に示
す公知例の熱交換器本体２，３でＡ−１（並行方
式）、熱交換器４，５ではＣ−１（対向方式）と
なるが、本発明では、第４図に示すように固定ダ
クト２４のｂ−１側から入り、熱交換器本体１０
の管棒１１群間を経て固定ダクト２５のｂ−２１
から排出されるものであり、この場合、ｂ−１で
の空気温度は30℃、ｂ−３１では400℃、ｂ−３
２では440℃、ｂ−２１では420℃であつた。
以上述べたところより、本発明によれば、熱交
換器本体を形成する各管棒１１は、該熱交換器本
体の回転により偏心している入口側通路ダクトか
ら内部室に入つてきた廃ガス（800℃）の上昇流
を押えながらＡゾーンからＢゾーンへ移動するに
伴なつて廃ガスの管棒衝突面が変化し、Ｃゾーン
からＤゾーンへと１回転する間に管棒表面の全面
が廃ガス温度に曝されるように撹拌混合して乱流
状態を惹起し、これによつて前記室内における廃
ガスの温度分布状態を良好にして、前記管棒群の
受熱面積の増大と平均的受熱温度例えば500℃前
後を保持することができるために材料選定による
コストダウンと耐用命数の長期延長を図ることが
できるものである。
換器本体を形成する各管棒１１は、該熱交換器本
体の回転により偏心している入口側通路ダクトか
ら内部室に入つてきた廃ガス（800℃）の上昇流
を押えながらＡゾーンからＢゾーンへ移動するに
伴なつて廃ガスの管棒衝突面が変化し、Ｃゾーン
からＤゾーンへと１回転する間に管棒表面の全面
が廃ガス温度に曝されるように撹拌混合して乱流
状態を惹起し、これによつて前記室内における廃
ガスの温度分布状態を良好にして、前記管棒群の
受熱面積の増大と平均的受熱温度例えば500℃前
後を保持することができるために材料選定による
コストダウンと耐用命数の長期延長を図ることが
できるものである。
第１図は従来の対向式熱交換器を示す略図的正
面図、第２図はその廃ガス及び燃焼空気の特性曲
線図、第３図乃至第５図は本発明に係る回転式熱
交換器を示すもので、第３図は第４図中の−
線に沿う半部断面側面図、第４図は第３図中の
−線に沿う半部断面側面図、第５図は第４図中
のＶ−Ｖ線に沿う軸方向断面図である。 なお、図示された主要部と符号との対応関係は
下記の通りである。１０……熱交換器本体、１１
……管棒、１２……ケーシング、１３……フー
ド、２１……レール、２２……入口側回転接続
部、２３……出口側回転接続部、２４，２５……
固定ダクト、２６，２７……回転ダクト、３０，
３１……内方シール用ダクト、３４，３５……外
方シール用ダクト、３６……シール材、３７……
水冷ジヤケツト。
面図、第２図はその廃ガス及び燃焼空気の特性曲
線図、第３図乃至第５図は本発明に係る回転式熱
交換器を示すもので、第３図は第４図中の−
線に沿う半部断面側面図、第４図は第３図中の
−線に沿う半部断面側面図、第５図は第４図中
のＶ−Ｖ線に沿う軸方向断面図である。 なお、図示された主要部と符号との対応関係は
下記の通りである。１０……熱交換器本体、１１
……管棒、１２……ケーシング、１３……フー
ド、２１……レール、２２……入口側回転接続
部、２３……出口側回転接続部、２４，２５……
固定ダクト、２６，２７……回転ダクト、３０，
３１……内方シール用ダクト、３４，３５……外
方シール用ダクト、３６……シール材、３７……
水冷ジヤケツト。
Claims (1)
- １ 多数の同心円状に配置された固定管棒群から
成る回転可能な熱交換器本体の周囲をキヤスタが
内装してあるケーシングにて囲むと共に、該ケー
シングの両側にそれぞれフードを介して回転ダク
ト、シール材及び固定ダクトから成る入口側回転
接続部と出口側回転接続部を形成し、前記熱交換
器本体に直交して且つ偏心させて入口側廃ガス通
路ダクトを取付けると共に、この反対側に出口側
廃ガス通路ダクトを前記熱交換器本体と同心的に
取付け、前記両フード基部の外周に取付けてある
リング状案内用レールに駆動源と連結されている
複数個の駆動ローラ及び被駆動ローラを当接し、
その駆動磨擦力にて前記熱交換器本体を低速回転
せしめるように構成したことを特徴とする回転式
熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14208082A JPS5932790A (ja) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | 回転式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14208082A JPS5932790A (ja) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | 回転式熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5932790A JPS5932790A (ja) | 1984-02-22 |
| JPH0213235B2 true JPH0213235B2 (ja) | 1990-04-03 |
Family
ID=15306966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14208082A Granted JPS5932790A (ja) | 1982-08-18 | 1982-08-18 | 回転式熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5932790A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS527592A (en) * | 1975-07-08 | 1977-01-20 | Hiromi Kawahara | Device for oreventing shocks to and damage to ship hull |
-
1982
- 1982-08-18 JP JP14208082A patent/JPS5932790A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5932790A (ja) | 1984-02-22 |
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