JPH0241506Y2

JPH0241506Y2 -

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Publication number: JPH0241506Y2
Application number: JP1986022091U
Authority: JP
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1990-11-05
Also published as: JPS62136779U

Description

【考案の詳細な説明】「技術分野」本考案は、可燃性成分を含有するガスの処理に
適した回転再生式熱交換器に関する。

「従来技術およびその問題点」回転再生式熱交換器は、他の隔壁型熱交換器に
比べ、大容量のガスの処理を行なううえでコンパ
クトな伝熱面を有し、単位伝熱面当りの価格が安
く、かつ、伝熱面に沿つて高温ガスと低温ガスが
周期的に交互に流れるため、伝熱面自体が自己洗
浄されるので、汚れが堆積しにくいなどの点で優
れていることが知られている。

このような回転再生式熱交換器のうち、従来か
ら知られているものの代表例として、例えば第３
図および第４図に示すようなフード回転型蓄熱式
熱交換器がある。すなわち、固定ビーム１により
適宜ベース上に固定された筒状のケーシング本体
２内には蓄熱体３が支持されており、ケーシング
本体２は、上部ケーシング４および下部ケーシン
グ５を具備している。上部ケーシング４は加熱ガ
ス入口６を有し、下部ケーシング５は加熱ガス出
口７を有している。

蓄熱体３の中心部には主軸８が挿通されてお
り、この主軸８の蓄熱体３より上方に突出した部
分には上部フード９が支持され、また、主軸８の
蓄熱体３より下方に突出した部分には下部フード
１０が支持されている。上部フード９には、スラ
イドジヨイント１１を介して被加熱ガス出口１２
が接続され、下部フード１０には、スライドジヨ
イント１３を介して被加熱ガス入口１４が接続さ
れている。そして、被加熱ガス出口１２上部は上
部ケーシング４外に突出し、被加熱ガス入口１４
下部は下部ケーシング５外に突出している。

上部フード９は第４図からもわかるように、二
つの扇形セクタを軸心部で接続した断面形状を有
し、その下面に設けられた上部開口１６から、こ
のフード内を通つて被加熱ガス出口１２にガスが
流れるようにされている。下部フード１０は上部
フード９とほぼ上下対称の形状とされ、かつ、そ
の扇形セクタは上部フード９と同位相とされてい
る。

また、上部フード９、主軸８および下部フード
１０からなる一体構造部は、図示しないベアリン
グ構造により回転自在に支持されており、駆動装
置１５により主軸８まわりに回転力を与えられて
いる。なお、上部フード９および下部フード１０
と蓄熱体３の接触部は、図示しないシール構造と
なつており、ガスの漏れを防いでいる。また、ス
ライドジヨイント１１および１３にはガス漏れ防
止のためのシール構造が施されている。

上記のような構造の従来例では、被加熱ガス
は、被加熱ガス入口１４から回転する下部フード
１０内を通過後、下部開口１７より蓄熱体３内に
流入し、蓄熱体３より熱を受けて昇温した後、上
部開口１６から上部フード９に流入し、被加熱ガ
ス出口１２へ導かれる。一方、加熱ガス入口６よ
り流入した加熱ガスは、上部ケーシング４内を通
過後、蓄熱体３の上部フード９によつて囲まれい
ない流路１８を通つて蓄熱体３に流入し、その顕
熱を蓄熱体３に与え、温度が下降した後、下部ケ
ーシング５を通過して加熱ガス出口７へと導かれ
る。

以上のシステムによつて、加熱ガスおよび被加
熱ガスは、上部フード９および下部フード１０の
回転によつてその流路を蓄熱体３上で移動せしめ
られる。これによつて、蓄熱体３は、加熱と冷却
を交互に受け、熱を高温ガスから低温ガスへと向
流的かつ連続的に移動させるものである。

ところで、上記のような回転再生式熱交換器を
少量の可燃性成分を含むガス（以下可燃分含有ガ
スという）の処理に利用しようとする試みが考え
られる。すなわち、比較的低温の可燃分含有ガス
を蓄熱体３の被加熱ガス流路に通して予熱し、つ
いでこのガスを別途設けた酸化触媒に接触させて
このガス中の可燃性成分を酸化除去し、その後、
このガスを蓄熱体３の加熱ガス流路に通して蓄熱
体３を加熱させるようにする処理方法である。こ
の場合、可燃分含有ガス中の可燃性成分を酸化し
たときに発生する顕熱を利用して蓄熱体３を加熱
し、この熱を可燃分含有ガスの予熱に利用して省
エネルギーを図ろうというものである。

このようなプロセスを上記従来の熱交換器に適
用する場合、被加熱ガス出口１２と加熱ガス入口
６を図示しないダクトにて連結し、そのダクトの
流路途中に酸化触媒を配置することとなる。とこ
ろが、回転再生式熱交換器では、一般に極めて大
容量のガスを処理することとなるので、蓄熱体３
の流路方向に垂直な断面積を大きくして圧力損失
を小さくする。同様にダクトでの圧力損失を低減
させるためには、ガスの流れ方向を反転させるダ
クト断面積も大きくすることが必要となり、ダク
ト設置に必要なスペースも大とせざるを得ないこ
ととなる。また、ダクトから外気への熱損失も大
きく、エネルギー的にも不利となる。さらに、こ
のダクト部を流れるガスが腐食性に富んでいる場
合には大面積のダクトに腐食対策が必要となり、
また、ガスの温度変化に制限のある場合にはこの
大面積のダクトに断熱対策が必要となつてくる。

さらにこうした回転再生式熱交換器ではそれな
りのシール構造が施されているとはいえ、そのシ
ール性能は充分でないため、蓄熱体３を通らずに
ガス入口からガス出口に流れるガス量が無視でき
ない。また、蓄熱体３の各部が加熱ガス流路から
被加熱ガス流路に、あるいはその逆に切りかわる
際に、その各部内を流れいたガスは充分に蓄熱体
３や酸化触媒に接触することなく、ガス出口へと
流出する。こうしたことにより、ガス中の可燃性
成分の熱エネルギーを充分に利用できないもので
あつた。

「考案の目的」本考案の目的は、可燃分含有ガスを予熱して酸
化触媒に作用させ、そのときに発生する熱を回収
して前記ガスの予熱に利用するプロセスに適用す
る際、ガスの流れ方向を反転させるダクトの取付
けを不要として装置をコンパクト化し、かつ、触
媒作用を効率的に維持できるようにした回転再生
式熱交換器を提供することにあり、さらには可燃
性成分含有ガスの熱エネルギーを充分に利用する
とともに出口ガス中の可燃性成分の濃度を大きく
低減できる回転再生式熱交換器を提供することに
ある。

「考案の概要」上記目的を達成するため、本考案の回転再生式
熱交換器では、一端が閉塞され他端にガス入口と
ガス出口とを有するケーシング内に蓄熱体を配置
し、この蓄熱体に酸化触媒成分を担持させ、さら
に前記ガス出口にも酸化触媒を配置し、前記ケー
シング内における前記ガス入口と前記ガス出口間
にガスリークを防止する仕切構造を設け、前記ケ
ーシングの閉塞部をガスの反転流路とし、前記蓄
熱体または前記仕切構造のいずれかを回転するよ
うに構成したことを特徴とする。

可燃分含有ガスはガス入口からケーシング内に
入り、蓄熱体の被加熱ガス流路を通過して加熱昇
温され、その際に蓄熱体に担持された酸化触媒成
分によつてCOなどの可燃性成分が酸化されて発
熱し、ガスはさらに昇温される。そして、ケーシ
ングの閉塞部で流路を反転させられて今度は蓄熱
体の加熱ガス流路に入り、その際に、昇温された
ガスが蓄熱体を先ほどとは逆に加熱するととも
に、蓄熱体に担持された触媒を再生する。

すなわち、蓄熱体を被加熱ガス流路として利用
している際には、そこに担持された酸化触媒成分
は触媒作用を果しつつ、同時に可燃分含有ガス中
の被毒物質にも接触して徐々に被毒され、触媒能
が低下してくる。しかるに蓄熱体のかかる部分が
次に加熱ガス流路として利用されている際には、
昇温され、かつ、浄化されたガスに接触して被毒
が回復されることとなる。したがつて、触媒能を
低下させることなく、ガス中の可燃性成分を連続
的に酸化処理することができる。また、ガスが蓄
熱体が加熱ガス流路を通過する際にこの部分の蓄
熱体が加熱され、この熱はこの部分の蓄熱体が相
対的に回転して被加熱ガス流路となつた際に、ガ
スの予熱に利用されることになる。

さらに、ガスはガス出口においても酸化触媒に
接触し、残つた可燃性成分をさらに完全に除去さ
れる。この場合、ガス出口に配置された触媒は、
仕切構造から漏洩したり、蓄熱体の各部が加熱ガ
ス流路から被加熱ガス流路に、あるいはその逆に
切りかわつた際にキヤリーオーバーされたりした
未反応のガスを処理する機能も有している。

そして、本考案の熱交換器においては、上記の
ようにガスを反転させるダクトを必要としないの
で、装置がコンパクトとなり、ガスの反転部分に
おける熱エネルギーのロスも少なく、耐熱性、耐
食性を付与するための構造も簡易なものですむ利
点がある。

本考案の好ましい態様では、酸化触媒成分およ
び／または酸化触媒としてRu，Rh，PdおよびPt
から選ばれる一種または二種以上を有効成分とす
るものが用いられる。この触媒成分または触媒
は、可燃分含有ガス中のSOxやタールなどが吸着
もしくは付着して触媒活性が低下しても、高温に
することにより再生されやすいものである。

なお、蓄熱体に担持される酸化触媒成分は、蓄
熱体の全体に担持されていてもよいが、好ましく
はケーシングの閉塞面側に位置する蓄熱体の端面
部分に担持される。

また、ガス出口に配置される酸化触媒は、上記
した酸化触媒成分を担持された蓄熱体と同様な酸
化触媒でもよく、あるいは可燃性成分以外の他の
有害成分を無毒化する機能もあわせ備えた異なる
種類の酸化触媒であつてもよい。

「考案の実施例」以下に、本考案の実施例を図面に基いて詳細に
説明する。

第１図および第２図において、３１は底部の閉
塞された筒状のケーシングであり、上部にガス入
口３２とガス出口３３を有している。ケーシング
３１の中心部には回転軸３４が挿通され、底部の
支持機構３５により回転自在に支持されている。
３６はケーシング３１内に配置される蓄熱体であ
り、回転軸３４に固着され回転軸３４と一体に回
転自在となつている。

蓄熱体３６は軸方向に平行な多数の貫通する通
路群を有する構造体で構成され、好ましくはセラ
ミツクスハニカム体で構成される。この蓄熱体３
６は、ケーシング３１外に設置された回転伝達装
置３７によつて回転される。

蓄熱体３６の回転経路において、ガス入口３２
に対面する部分Ａは被加熱ガス流路、ガス出口３
３に対面する部分Ｂは加熱ガス流路となつてい
る。したがつて、蓄熱体３６の各部分は、その回
転によつてある時は被加熱ガス流路となり、また
ある時は加熱ガス流路となつて、その役割が順次
交互に入れ換わることとなる。

なお、蓄熱体３６外側周とケーシング３１内側
周との間は適当な方法によつてシールされてい
る。ケーシング３１内上部でガス入口３２とガス
出口３３との間には仕切構造３８が設けられ、ガ
ス入口３２内のガスがガス出口３３内になるべく
リークしないようなシール構造を提供している。

また、蓄熱体３６の下半部分には白金を有効成
分とする酸化触媒成分が担持されて酸化触媒層３
９が形成されている。したがつて、酸化媒層３９
は蓄熱体３６と一体となつて回転軸３４まわりに
回転することとなる。この酸化触媒層３９は、ガ
スが所定CO濃度の排気ガスである場合、排気ガ
ス中のCOを酸化し、COをなくすとともに反応熱
を放出させるためのものである。また、酸化触媒
層３９とケーシング３１底部の間は空間が形成さ
れ、ガスの流路を反転させるヘツダー４０となつ
ている。したがつてガスは白抜き矢印の方向に流
れる。

さらに、この熱交換器では、ガス出口３３にも
酸化触媒４１が配置されいる。この酸化触媒４１
は通気性のセラミツクスハニカム体などに担持さ
れたものであり、蓄熱体３６のガス出口側の端面
を直接に見通せる位置に配置されている。

上記の構成において、今、ガス入口３２より、
CO濃度３％、ガス温度150℃の排気ガスを流すこ
とにする。なお、この排気ガス中には、濃度
100ppm程度のSOxが含まれている。排気ガスは、
蓄熱体３６の被加熱ガス流路となるＡ部分を通過
する際に加熱され、その出口では300℃にまで昇
温され、入口側の酸化触媒層３９を通過する。こ
のように、排気ガスは触媒活性をほとんど呈しな
い150℃という低温に代えて、触媒活性が充分に
発揮される300℃に昇温された後、入口側の酸化
触媒層３９を通過するので、排気ガス中のCOの
殆どは酸化されて消失し、あわせてCOの酸化熱
が放出される。

その結果、排気ガスがヘツダー４０内で反転し
て再び出口側の酸化触媒層３９を通過する際に
は、その温度が480℃となつている。このとき、
入口側の酸化触媒層３９は、SOxが吸着してその
活性が低下する傾向にある。そして、出口側の酸
化触媒層３９は、480℃に昇温された排気ガスに
接触して再生される。すなわち、入口側において
酸化触媒層３９に吸着したSOxが脱離・気化して
酸化触媒層３９から除去される。

排気ガスは、さらに蓄熱体３６の加熱ガス流路
となるＢ部分を通過し、蓄熱体３６を加熱する。
この熱により、このＢ部分が回転してＡ部分とな
つたときに排気ガスを予熱することができる。

最後に、排気ガスは、この熱交換器の最も下流
に位置するガス出口３３において酸化触媒４１に
接触し、残つたCOがさらに完全に酸化される。
この場合、酸化触媒４１は、蓄熱体３６や仕切構
造３８よりも下流にあるので仕切構造３８から漏
洩したり、蓄熱体内での流路反転によりキヤリー
オーバーされた未処理の排気ガスのCOを酸化さ
せるのにも役立つている。こうして触媒作用を受
けた排気ガスは、ガス出口３３を通過するとき、
温度360℃、CO濃度0.03％となつている。

この酸化触媒４１は、ガス出口３３において、
蓄熱体３６に近接した位置に設けるのが好まし
い。酸化触媒４１と蓄熱体３６とがあまりに離れ
ていると、途中のダクトにおける熱損失が大きく
なり、酸化触媒４１の触媒能を大きくしなければ
ならなくなる。また、この酸化触媒４１は蓄熱体
３６を直視できるように設けるのが好ましい。す
なわち、酸化触媒４１においても酸化反応が起
き、したがつてこの酸化触媒４１も加熱される
が、この加熱された酸化触媒４１からの幅射伝熱
をも蓄熱体３６の加熱に資することができるから
である。

なお、上記実施例では、蓄熱体３６と酸化触媒
層３９を連続的に回転させて熱交換をする場合を
示しているが、蓄熱体３６と酸化触媒層３９を固
定とし、仕切構造３８を回転可能なフードで構成
し、この仕切構造３８の切り換え回転により熱交
換をする場合にも適用することができる。

「考案の効果」以上説明したように、本考案によれば、加熱ガ
スと被加熱ガスを同一ガスとする際に、ガスの反
転部分においてダクトを設ける必要がなくなり、
装置全体がコンパクトになる。また、蓄熱体に酸
化触媒成分を担持させて、熱交換器と反応器とを
一体としたので、ガスの移動距離が小さく、ガス
の熱損失および圧力損失を低減することができ
る。また、触媒反応により発生する熱を利用し
て、触媒の再生およびガスの予熱を行なうように
したので、省エネルギーが図られると共に、触媒
反応を長期間安定して維持することがでできる。
さらに、ガスの出口にも触媒を配置したので、残
留した可燃性成分をさらに完全に除去すると共
に、ガス入口とガス出口との間の仕切構造より漏
洩したりしたガスの可燃性成分をも除去すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による回転再生式熱交換器の概
略正面図、第２図は第１図の−線断面図、第
３図は従来の回転再生式熱交換器の概略正面図、
第４図は第３図の−断面図である。３１……ケーシング、３２……ガス入口、３３
……ガス出口、３４……回転軸、３６……蓄熱
体、３８……仕切構造、３９……酸化触媒層、４
０……ヘツダー、４１……酸化触媒。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１一端が閉塞され他端にガス入口とガス出口と
を有するケーシング内に蓄熱体を配置し、この
蓄熱体に酸化触媒成分を担持させ、さらに前記
ガス出口にも酸化触媒を配置し、前記ケーシン
グ内における前記ガス入口と前記ガス出口間に
ガスリークを防止する仕切構造を設け、前記ケ
ーシングの閉塞部をガスの反転流路とし、前記
蓄熱体または前記仕切構造のいずれかを回転す
るように構成したことを特徴とする回転再生式
熱交換器。２前記触媒成分および／または前記触媒はRu，
Rh，PdおよびPtから選ばれる一種または二種
以上を有効成分とするものである実用新案登録
請求の範囲第１項に記載の回転再生式熱交換
器。