JPH0222848B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炉の空気予熱器に関するもので、石油
精製及び石油化学プラントに用いる加熱炉等の燃
焼用機器に用いられる空気予熱器に関し、特にダ
ンパのダンパ取付方法に関する。

昨今の省資源化、燃料費用の大幅な上昇に伴
い、各種の工業炉等の燃焼用機器はその熱効率を
限界まで向上させることが要求される。

一般に、工業炉等の燃焼用機器の熱効率を向上
させる手段の一つとして、従来より熱回収用の熱
交換器即ち空気予熱器の使用が知られている。

この空気予熱器は、工業炉等の燃焼用機器から
排出される高温の燃焼ガスと炉に送る燃焼用空気
を熱交換即ち燃焼ガスの余熱を利用して燃焼用空
気を予熱するもので、伝熱面の形状等によりユン
グストローム形、シエルアンドチユーブ形、プレ
ート形等種々の形式がある。

このような空気予熱器を使用すれば、燃焼ガス
の熱損失を減少させると共に、燃焼用空気温度を
高めて燃焼効率を増加し、過剰空気量を少なくさ
せ工業炉全体の熱効率を向上させることができ
る。

しかしながら、このような従来の空気予熱器に
おいては、燃焼ガスが伝熱部を流通する時に流通
抵抗を受けて大きな圧力損失を生じる欠点があ
る。

このため、通風フアンを設けて燃焼ガスを強制
的に吸収する必要がある。このような通風フアン
に取付に伴つて、通常地上に設置される空気予熱
器と工業炉及び該通風フアンとを接続するダクト
工事が必要となり、空気予熱器付設に係わる工事
が複雑なものとなり、これらの工事費用だけでも
通常工業炉システム全体の価格のかなりの部分を
占める。又、上記燃焼ガスの吸収通風フアンの駆
動用費用も無視できないものである。

更に、従来の空気予熱器では、燃焼ガスの全量
が管形、板形等の伝熱部を流れるため、工業炉の
最大負荷時に合わせてその設計をせざるを得なか
つた。この結果、通常極めて短い最大負荷以外の
大部分の通常運転時においては、燃焼ガス吸引用
及び燃焼用空気押込用の通風フアンと共に不当に
大きな能力を持つことになり、極めて不経済であ
つた。

このような実情に鑑み、従来燃焼用機器の負荷
に応じて環状空間からなる空気予熱室の伝熱部へ
の燃焼ガス流量を調節し得る空気予熱部と燃焼用
機器本体とを有機的に結合し、燃焼用機器システ
ムの燃焼用空気−燃焼−燃焼ガス系の圧力損失を
小さく抑え得ると共に、熱応力の発生が少ない該
空気予熱部を燃焼用機器の通常の煙道ダクト又は
煙突の一部として使用し、燃焼ガスの吸引通路フ
アン並びにこれに付帯するダクト工事等を不要と
すると共に、動力の節減を図つた空気予熱器が案
出されている。

この空気予熱器は、燃焼用機器の燃焼ガスが流
通する内筒と、該内筒外周に配設され、前記燃焼
用機器に供給する燃焼用空気の導入口と送出口と
を有する外筒と、の間に該燃焼用空気が流通する
環状空間からなる空気予熱室を形成する一方、前
記内筒内にガス流量調節用のダンパを設けると共
に前記空気予熱室内に、前記内筒の外周縦方向に
沿つてこれを取り巻くように列状に複数配設さ
れ、かつ前記ダンパをバイパスして該内筒内のダ
ンパの上流部と下流部とを連通する外周面に多数
のフアンを備えた伝熱パイプを設けた構成であ
る。

そこで、本発明は以上のような空気予熱器にお
いて、ダンパの取付方向として新規な手法を採用
し、もつて製作性の向上を図ることを目的とする
ものである。

以下、本発明方法の一実施例を第１図〜第５図
に基づいて説明する。

まず最初に、空気予熱器の構造について説明す
る。

第１図Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、１は図示しない炉
本体からの燃焼ガスが流通する煙道を構成する図
示しない炉本体の煙道ダクト部又は煙突に取り付
けられた空気予熱器である。そして、この空気予
熱器１は、これの外円筒９両端の接続フランジ９
ｆを介して煙道ダクト部又は煙突に接続されてい
る。５は空気予熱器１の内円筒で、この内円筒５
の内側は燃焼ガスが流通する煙道５Ａを構成す
る。この内円筒５の煙道５Ａの略中央には、ガス
流量調節用のダンパ６が配設されている。

このダンパ６は適宜回動することにより、煙道
５Ａを絞ることができるようになつており、水平
位置に位置させた時には、煙道５Ａを塞ぐ。

又、上記外円筒９内周と内円筒５外周との間に
は、炉本体の燃焼部に至る燃焼用空気が流通され
る環状空間からなる空気予熱室９Ａが形成される
と共に、この空気予熱器９Ａ内には、ダンパ６を
バイパスして該ダンパ６の上流と下流を連通する
外周面にスパイラルフイン１３を備えてなる伝熱
パイプ８が内円筒５外周に配設されている。

該外円筒９は、図の上端及び下端外周部に夫々
空気導入口９ａ及び空気送出口９ｂを備え、燃焼
用空気が空気予熱室９Ａ内を煙道５Ａの燃焼ガス
流と逆方向に流通し得るようになつている。１０
は外円筒９外周面に固着された保温材である。

そして、外円筒９の空気導入口９ａには、外部
空気を吸込む図示しない通風フアンからの送風ダ
クトを接続し、空気送出口９ｂには図示しない空
気送出用ダクトを接続して、該ダクトを炉本体の
燃焼用空気供給部に接続する。

１１は空気予熱室９Ａ内の略軸直角な面に軸方
向に所定間隔をもつて２以上配設されて、該空気
予熱室９Ａ内を軸方向に３以上の室に区画するバ
ツフルプレートで、本実施例においては３つ用意
され、４つの室１２Ａ〜１２Ｄに区画している。
そして、バツフルプレート１１夫々には、上下に
隣接するバツフルプレート１１毎交互に相反する
位置に位置するように切欠かれた切欠部分からな
り、空気予熱室９Ａ内の該切欠部分をいずれも除
く部位のバツフルプレート１１外周部分の周方向
に沿う伝熱パイプ配列可能領域の長さが内周部分
におけるそれよりも長くなるような形状の開口部
１４が設けられている。この開口部１４は、本実
施例においては、前記内円筒５外周上の一点から
該点を通る法線を対称線として外円筒９内周にＶ
字形に延びる一対の切欠線に基づいて切欠かれて
扇形状に形成されている。そして、かかる開口部
１４は、上下に隣接するバツフルプレート１１毎
交互に相反する位置に位置するように設けられて
いる。

ここで、前記伝熱パイプ８は、空気予熱室９Ａ
内のバツフルプレート開口部１４をいずれも通ら
ない部位に、内円筒５の外周縦方向に沿つてこれ
を取り巻くように、かつ内円筒５外周面から外円
筒９内周面に行くに従つて徐々に数が増大するよ
うに複数同心状に配列されている。

次に、上述した各空気予熱器構成体の詳細構造
について説明する。

第１図Ａ，Ｂにおいて、外円筒９の上端部と下
端部には、固定管板としての上部管板１５と遊動
管板としての下部管板１６が夫々設けられてい
る。これら、上部管板１５及び下部管板１６に
は、内円筒５及び各伝熱パイプ８の貫通固定孔１
７，１８が開設され、これら内円筒５と各伝熱パ
イプ８の両端部がそれぞれ貫通されて溶接により
固定されている。

そして、上部管板１５は、外円筒９上端の接続
フランジ９ｆ面に重置され、該接続フランジ９ｆ
とこれに接続される煙道ダクト部又は煙突の接続
フランジとによつて挟持され、通しボルトをもつ
て固定取付される。一方、下部管板１６は、熱に
よる伝熱パイプ８の伸びと外円筒９の伸びの差を
吸収するため、外円筒９とは固定せず、該外円筒
９との間をパツキングによりシールして浮動する
ようになつている。このシール機構を第２図に示
すと、図中、１９は下部管板１６外周部下面にネ
ジ等の固定具によつて固定された環状のパツキン
グケースで、外円筒９内周面との間に環状の空間
２０を画成する。

２１はこの環状空間２０に充填されたパツキン
グである。

ダンパ６の支軸２２は、第３図Ａ，Ｂに示すよ
うに、該ダンパ６の直径方向に設けられたパイプ
体２３に嵌挿されて、該パイプ体２３にネジ等の
固定具により固定取付される。又、支軸２２の両
側部分は内円筒５及び外円筒９に貫通されている
スリーブチユーブ２４に回転自由に嵌挿されてお
り、このスリーブチユーブ２４は、外円筒９外周
壁においてスリーブサポートラグ２５によつて固
定される。

これを第４図Ａ〜Ｄに示すと、スリーブサポー
トラグ２５は所定の間隔をもつて離間する一対の
フランジ板２６，２７相互を４つのリブ２８で固
定した構成であり、両フランジ板２６，２７に設
けられたスリーブチユーブ支持孔２６Ａ，２７Ａ
にスリーブチユーブ２４が嵌入されて溶接固定さ
れると共に、一方のフランジ板２６をもつて外円
筒９外周壁にネジ等の固定具並びに溶接により固
定される。

又、スリーブチユーブ２４と内円筒５との貫通
状態は遊嵌状態となるように、第４図Ｄに示すよ
うに内円筒５に設けた貫通孔２９を長孔に形成し
て、該貫通孔２９がスリーブチユーブ２４径より
大径となるようにしてあり、この貫通孔２９とス
リーブチユーブ２４との間には、内円筒５の熱膨
張を吸収するシール機構としての石綿３０が介装
されている。

更に、スリーブサポートラグ２５の外側フラン
ジ板２７には、軸受３１がネジ等の固定具により
固定支持され、この軸受３１に、スリーブチユー
ブ２４を挿通してきた支軸２２端部が支持される
ようになつている。

又、第３図Ａ，Ｂに示すように、ダンパ６のパ
イプ体２３を間に挟んだ各半円周部には、ダンパ
６によつて内円筒５内の煙道５Ａを閉じた時、確
実なシールを行うためのリング部材を２分した形
状の一対のシール板３２が夫々装備される。

このシール板３２は、第３図Ｂに示すように、
ダンパ６の半円周部夫々の相反する端面に溶接に
より固定され、ダンパ６を閉状態にした時内円筒
５内周壁の相対向する位置に張り出すように固定
された弁座３３に当接される。

次に、バツフルプレート１１は第５図に示すよ
うに、中心に内円筒５に嵌挿される開口部３４を
有すると共に、伝熱パイプ８が貫通される貫通孔
３５を有しており、本実施例においては、この貫
通孔３５は該伝熱パイプ８のスパイラルフイン１
３を含む外径寸法よりやや大径に形成され、伝熱
パイプ８が遊嵌状態となる。そして、このバツフ
ルプレート１１は内円筒５に嵌挿されて溶接によ
り固定され、外円筒９とは遊嵌状態となる。

伝熱パイプ８のスパイラルフイン１３は、該伝
熱パイプ８外周面に高周波溶接によつて固着され
るが、本実施例においては、伝熱パイプ８を流れ
る燃焼ガス中に含まれる硫黄酸化物による低温腐
食を防ぐため、伝熱パイプ８上部即ち最上位置の
バツフルプレート１１より上方の部分には設けて
いない。尚、このスパイラルフイン１３を設けて
いない部分の長さは、燃焼ガス中の硫黄酸化物含
有量によつて適宜決定される。

次に、本発明に係わるダンパ６の取付方法を、
他の空気予熱器構成体の組立手順を交えて説明す
る。

(1) 内円筒５、上・下部管板１５，１６、伝熱パ
イプ８及びバツフルプレート１１を全て溶接固
定して一体の構成体に組み立てる。

(2) 予め第１図ＣのＣ−Ｃ線で示すように、縦方
向に２分割した外円筒９を(1)で組み立てた構造
体の両側から被せて、外円筒９の２分割体９
Ｂ，９Ｃ夫々に形成されたフランジ９ｃ，９ｄ
相互をボルトをもつて固定する。

(3) ダンパ６用のスリーブチユーブ２４とパイプ
体２３とを一体にした単一のパイプ体を内円筒
５及び外円筒９に差し込み、スリーブサポート
ラグ２５を前記パイプ体の外円筒９外周壁から
の突出端部に嵌挿し、該スリーブサポートラグ
２５の内側フランジ板２６を外円筒９外周壁に
固定具によつて固定する。

(4) スリーブサポートラグ２５と外円筒９及びパ
イプ体とスリーブサポートラグ２５とを夫々溶
接固定する。

(5) 内円筒５の内部からダンパ６の直径長さ分だ
けパイプ体２３を切断し、パイプ体２３とスリ
ーブチユーブ２４とを分割して形成する。

(6) (5)のパイプ体２３を構成部品の一つとして予
め形成したダンパ６を内円筒５に入れ、外円筒
９の外側から支軸２２をスリーブチユーブ２４
とパイプ体２３に挿入する。

(7) ダンパ６をパイプ体２３をもつて支軸２２に
固定具によつて固定し、該支軸２２の端部に軸
受３１を取り付ける。

(8) 支軸２２がスリーブチユーブ２４に当たらな
い位置で、軸受３１をスリーブサポートラグ２
５の外側フランジ板２７に固定具によつて固定
する。

ここで、かかる構成の空気予熱器の作用につい
て説明する。

炉本体の煙道ダクトから供給される燃焼ガス
（略400℃）の一部は、伝熱パイプ８に流入し、他
はダンパ６に向けて流れ、夫々伝熱パイプ８内及
び煙道５Ａを通つて伝熱パイプ８と内円筒５の上
端部に至り、ここで合流し、煙突を介して外部に
排出される。

一方、通風フアンを作動すると、外部空気は送
風ダクトを介して外円筒９の空気導入口９ａから
空気予熱室９Ａ内の最上部の室１２Ａに強制的に
導入される。該室１２Ａ内に導入された空気は伝
熱パイプ８を横切つて流れ、最上部のバツフルプ
レート１１の開口部１４を通つて２段目の室１２
Ｂに導入され、同様に３段目の室１２Ｃ及び最下
部の室１２Ｄに各開口部１４を通つて流れてい
き、この間に空気と伝熱パイプ８内並びに煙道５
Ａを流れる燃焼ガスとの間に伝熱パイプ８及び内
円筒５の外壁を介して熱交換が行われる。従つ
て、空気予熱室９Ａを流通した空気は加熱され最
適な温度の燃焼用空気となつて、空気送出口９ｂ
から炉本体の燃焼用空気供給部に供給され、バー
ナ等に導かれて燃焼用に供される。その結果、発
生した燃焼ガスは、炉の目的に供せられた後、炉
本体から排出され、前記空気予熱器に導入される
わけである。

次に、ダンパ６の作用・効果について説明す
る。

ダンパ６を操作し、その回転角度を変化させる
ことにより煙道５Ａにおける燃焼ガス流通面積を
変化させれば、煙道５Ａ及び伝熱パイプ８を夫々
流れる燃焼ガス流量の割合が変化する。そして、
特に、ダンパ６を前述したように、水平位置に位
置させれば、煙道５Ａが塞がれ燃焼ガスの全量が
伝熱パイプ８内を流れるわけである。従つて、炉
の極めて短い最大負荷時には、ダンパ６を操作し
て煙道５Ａを通過するようにして、伝熱パイプ８
内を流通する燃焼ガス量を減らせば、当該空気予
熱器における燃焼ガスの圧力損失を小さく抑える
ことができる。

又、炉の最大負荷時以外の大部分の通常運転時
においては、ダンパ６を操作して煙道５Ａを絞
り、該煙道５Ａを流れる燃焼ガス量を少なく抑え
て伝熱パイプ８内を流れる燃焼ガス量を増大させ
ることにより、効果的な熱回収を図ることが可能
になる。

かかる本実施例のダンパ６の取付方法によれ
ば、単一のパイプ体を内円筒５及び外円筒９に差
し込み、該パイプ体の外円筒９外周壁からの突出
端部をスリーブサポートラグ２５を介して外円筒
９外周壁に固定した後、ダンパ６の取付長さ分だ
けパイプ体を切断して、２つのスリーブチユーブ
２４に分割して形成するようにしたから、ダンパ
６の支軸２２の両側部分を回転自由に支持する一
対のスリーブチユーブ２４夫々の軸を必ず合致さ
せることができ、あらかじめ別々に用意した２つ
のスリーブチユーブ夫々を取り付けるようにした
方法のように、２つのスリーブチユーブ相互の軸
出しを行う必要がなく、面倒な作業を不要にでき
る。

特に、本実施例では、ダンパ６の直径長さ分だ
けパイプ体２３を切断し、パイプ体２３とスリー
ブチユーブ２４とを分割して形成するようにした
から、単一の切断工程で３つのパイプ即ちパイプ
体２３と２つのスリーブチユーブ２４を形成で
き、工程数を削減できる。

又、かかるダンパ６の取付方法によれば、ダン
パ６を内円筒５内に入れ、外円筒９の外側から支
軸２２をスリーブチユーブ２４とパイプ体２３に
挿入した後ダンパ６をパイプ体２３をもつて支軸
２２に固定具によつて固定し、該支軸２２の端部
に軸受３１を取り付けるようにしたから、ダンパ
６両側部分の支軸部分夫々の軸を必ず合致させる
ことができ、あらかじめ別々に用意した２つの支
軸部分夫々を取り付けるようにした方法のよう
に、２つの支軸部分相互の軸出しも行う必要がな
く、この点でも面倒な作業を不要にできる。

尚、本実施例のダンパ取付方法を採用した空気
予熱器の特徴を付記すれば次のようになる。

即ち、バツフルプレート１１に扇形状の開口部
１４を形成すると共に、空気予熱室９Ａ内のいず
れの開口部を通らない部位に、内円筒５の外周縦
方向に沿つてこれを取り巻くように、かつ内円筒
５外周面から外円筒９内周面に行くに従つて数が
増大するように複数同心状に配列される外周面に
スパイラルフイン１３を備えた伝熱パイプ８を設
けた構成により、次のような特徴がある。

(1) 空気予熱室９Ａ内の外周部分に内周部分より
も多くの伝熱パイプ８を配列できる結果、遠心
力により外円筒９に押し付けられて外周部分を
高速で流れようとする空気に多くの抵抗を与え
ぬことができ、外周部分と内周部分で略同一の
空気速度とすることができるから、配列されて
いる伝熱パイプ８を全て最も効果的に伝熱に関
与させることができる。

この場合、伝熱パイプ８の配列円周数が多い
程、この効果は大きくなる。

(2) 直線状の切欠からなる開口部を設けたものと
比較して、扇形状開口部では同一の開口面積に
対して、より多くの伝熱パイプ８を配列するこ
とができ、空気側の圧力損失を小さなものにし
ながら伝熱パイプ８の配列数量を多く採れる利
点がある。

以上説明したように本発明のダンパ取付方法に
よれば、燃焼用機器の燃焼ガスが流通する内筒
と、該内筒外周に配設される外筒と、の間に該燃
焼用空気が流通する環状空間からなる空気予熱室
を形成する一方、前記内筒内に、ガス流量調節用
ダンパを設けると共に前記空気予熱室内に前記ダ
ンパをバイパスしてダンパの上流部と下流部とを
連通する複数の伝熱パイプを設けた空気予熱器に
おいて、パイプを内筒及び外筒に差し込み、該パ
イプの外筒外周壁からの突出端部をスリーブサポ
ートラグを介して外筒外周壁に固定した後、ダン
パの取付長さ分だけパイプ体を取り去り、２つの
スリーブチユーブに形成すると共に、外筒の外側
から単一の支軸をスリーブチユーブとダンパのパ
イプ体に挿入した後ダンパをパイプ体をもつて支
軸に固定具によつて固定したから、ダンパの支軸
を支持する上での軸出し作業を不要にでき、製作
工程の簡略化を図れ、製作性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｃは本発明に係わるダンパ取付方法
を採用した空気予熱器の一実施例を示す図で、Ａ
は正面縦断面図、Ｂは平面図、ＣはＡ中Ａ−Ａ矢
視断面図、第２図Ａは第１図ＡにおけるＢ部拡大
図、同図Ｂは同図Ａ中Ｃ矢視図、第３図Ａはダン
パの構造を示す平面図、同図Ｂは側面図、第４図
Ａはスリーブチユーブ構造を示す平面図、同図Ｂ
は正面断面図、同図Ｃは同図Ｂの右側面図、同図
Ｄは左側面図、第５図はバツフルプレートの平面
図である。 １……空気予熱器、５……内円筒、５Ａ……煙
道、６……ダンパ、８……伝熱パイプ、９……外
円筒、９Ａ……空気予熱室、２２……支軸、２３
……パイプ体、２４……スリーブチユーブ、２５
……スリーブサポートラグ、３１……軸受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼ガスが流通する内筒と、該内筒外周に配
   設され、燃焼用機器に供給する燃焼用空気の導入
   口と導出口とを外周壁に有する外筒と、の間に該
   燃焼用空気が流通する環状空間からなる空気予熱
   室を形成する一方、前記内筒内に、ダンパを設け
   ると共に前記空気予熱室内に前記ダンパをバイパ
   スしてダンパの上流部と下流部とを連通する複数
   の伝熱パイプを設けた空気予熱器において、前記
   ダンパの支軸両側部分を回転自由に嵌挿するスリ
   ーブチユーブを前記内筒及び外筒に差し込み、該
   スリーブチユーブを固定するスリーブサポートラ
   グを該スリーブチユーブの外筒外周壁からの突出
   端部に嵌挿し、該スリーブサポートラグを外筒に
   固定する工程と、内筒内部のダンパの取付長さ分
   だけスリーブチユーブを取り去る工程と、ダンパ
   を内筒内部に入れ、支軸を外筒の外側からスリー
   ブチユーブとダンパの直径方向に設けられたパイ
   プ体とに挿入する工程と、ダンパをパイプ体を介
   して支軸に固定具によつて固定し、スリーブチユ
   ーブを挿通してきた支軸の端部に軸受を取り付け
   る工程と、を具備してなる空気予熱器のダンパ取
   付方法。