JPH0417354B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、操作中の熱交換器を連続的に清浄に
する方法並びにかかる方法とともに用いられる装
置に関する。

一層詳しくは、本発明は、一連の熱交換パイプ
を備えかつ一の媒体（例えば、冷媒）がパイプ中
を通りそして他の媒体（例えば、冷却されるべき
媒体）がパイプに沿つて運ばれるところの、いわ
ゆる閉ループ型の熱交換器を連続的に清浄にする
方法に関する。この型の熱交換器は、多くの工業
部門において例えば水添分解器やガス化器から得
られる生成物を冷却するための石油工業及び石炭
工業において大規模に用いられる。しばしば用い
られる冷媒は水又は空気である。空気が用いられ
る場合、冷媒は通常熱交換パイプ中を通され、一
方、空気は高速度でパイプに沿つて吹き流され
る。水が冷媒として用いられる熱交換器において
は、水は通常パイプ中を運ばれ、一方、冷却され
るべき媒体はパイプに沿つて流れる。

本発明は、固体粒子によつて汚染されているガ
ス状媒体を冷却するために用いられる熱交換器を
連続的に清浄にするための方法及び装置に関す
る。冷却されるべきかかるガス状媒体は、例え
ば、液体又は固体の炭化水素の部分燃焼から得ら
れる生成物ガスであり得る。かかる生成物ガス
は、通常、かなり多量の小さい固体粒子ないし非
常に小さい固体粒子例えばすす及びフライアツシ
ユを含んでいる。特に固体粒子がいく分粘着性で
ある場合は、冷却されるべきガスとともに熱交換
器を通じて運ばれるとき、これらの粒子が熱交換
パイプの壁に付着する危険がある。しかしなが
ら、パイプ壁上のかかる粒子蓄積は、やがて、冷
却されるべきガスと冷媒との間の熱移動速度の低
下をもたらすであろう。熱交換器の熱移動効率が
或るレベルまで低下したとき、熱交換パイプは、
それらの効率を回復させるために清浄にされねば
ならない。

実際には、非常に多くの種々の方法及び装置
が、熱交換パイプの表面を清浄にするために用い
られている。周知の清浄化法は、固体粒子例えば
砂粒や小さい鋼球を熱交換パイプに沿つて又は熱
交換パイプ中を通すことからなる。これらの固体
粒子はその通過中にパイプ壁に衝突し、かくして
パイプ壁から沈着物を除去する。固体の清浄化粒
子は操作中に熱交換器中に導入され得、このこと
により、装備のために熱交換器を停止させる必要
はなくなる。

熱交換器が一定の最大熱移動効率を維持すべき
である場合であつてガスがひどく汚染されている
場合は、パイプ壁は好ましくは連続的に清浄にさ
れるべきである。公知の方法によれば、パイプ壁
の連続的清浄化は、固体粒子の流れをガスととも
に連続的循環で熱交換器を通じて移動させること
によつてなされ得る。固体粒子によつて汚染され
ているガスを冷却するために用いられる熱交換器
の場合、固体清浄化粒子は、好ましくは、固体清
浄化粒子を伴なわせるガス流とともに熱交換器中
を通される。清浄化粒子を含むガスや熱交換器を
去つたとき、そのガスは分離器中を通されて、清
浄化粒子を、同伴した固体不純物とともにガス流
から除去する。分離された清浄化粒子は引続いて
熱交換器に再循環されて、別の清浄化サイクルを
遂行させてもよい。熱交換器を連続的に清浄にす
る上述の公知の方法では、固体粒子は、機械的ポ
ンプ輸送により循環される。特に、硬い清浄化粒
子例えば砂粒の使用は、固体粒子の研摩作用に因
る循環ポンプのひどい摩耗をもたらす。

熱交換器のたて型パイプ壁を連続的に清浄にす
るための別の公知方法によれば、操作中、熱吸収
媒体又は熱放出媒体の上向き流によつて流動床が
つくられるように、固体の清浄化粒子が熱交換パ
イプの内側に又は外側に与えられる。この方法
は、上述した方法と比べて、粒子が熱交換器中に
永続的に留まる利点、それ故、粒子とともに運ば
れる媒体は、清浄化粒子から分離するためにさら
に処理される必要がないという利点がある。しか
しながら、後者の方法は多数の欠点があり、例え
ば、清浄化粒子の流動床が不純物で閉塞するよう
になる可能性、該床を通過する媒体が操作中変動
する場合における該床の不安定性、並びに、減じ
られた処理速度での制限的な実施可能性（流動床
が崩壊するのを防ぐために、媒体の或る最低速度
が必要とされる故）が挙げられる。

本発明の目的は、容易に損傷され得る機械的ポ
ンプ輸送装置の使用を必要とせず、しかも、熱交
換器中の清浄化粒子が最適効果を奏するように固
体粒子自体が連続的に清浄にされかつ上記に最後
に挙げた清浄化法の欠点を何ら有することなく最
適効果が維持されるところの、熱交換器を連続的
に清浄にする改良方法を提供することである。

本発明の別の目的は、かかる改良清浄化法とと
もに用いられるべき装置を提供することである。

本発明によれば、固体粒子で汚染されているガ
スを熱交換器により冷却しながら該熱交換器を連
続的に清浄にする方法は、冷却さるれべき汚染ガ
ス中に固体の清浄化粒子を供給し、清浄化粒子を
含むそのガスを該熱交換器に通し、たて型に配置
されたサイクロンであつて該サイクロンのガス用
出口より下に中央部が設けられておりかつ該サイ
クロンの下部に管状部材が実質的に中央に配置さ
れている該サイクロン中で、処理されたガスから
清浄化粒子を分離し、該サイクロンの下に配置さ
れておりかつ該サイクロン中の該管状部材と実質
的に整合されておりしかも該サイクロンと開放連
絡している実質的にたて型に配置された長方形の
（oblong）収集器に、分離された清浄化粒子を集
め、そしてガス流を上向きで該収集器中の清浄化
粒子及び該サイクロン中の該管状部材に通して清
浄化粒子の流動床をつくつて、不純物を清浄化粒
子から除去しかつ清浄化粒子の該床の静水頭に因
る推力をつくり、しかもこの推力によつて清浄化
粒子を該熱交換器の方向に推進させて清浄化粒子
が機械的ポンプ輸送装置の助けなしで該熱交換器
に再循環するようにする、ことからなる。

本発明によれば、固体粒子で汚染されているガ
スを熱交換器により冷却しながら該熱交換器を連
続的に清浄にする上記の方法に用いられるべき装
置は、実質的にたて型に配置されたサイクロンで
あつて、該熱交換器の出口に連絡している接線入
口であつてガス及び清浄化粒子用の接線入口と、
該サイクロンの上部に設けたガス用の出口と、該
サイクロンの下部に設けた清浄化粒子用の出口と
を有する該サイクロンと、実質的にたて型に配置
された長方形の収集器であつて、該サイクロンの
清浄化粒子用の出口に連絡している清浄化粒子用
の入口と、該熱交換器の入口に連絡している清浄
化粒子用の出口とを有する収集器と、ガスを該収
集器の下部に供給するための手段体と、ガスを該
収集器から該サイクロンのガス用出口に排出する
ために該サイクロン内に設けた開放管状部材であ
つて、該管状部材は該サイクロンの下部の下向き
の傾斜している円錐状内面と実質的に同心的に走
つている外面を有しかくして清浄化粒子用の出口
に粒子を送るための下向きの傾斜している環状通
路を形成しており、しかも該管状部材は該収集器
の入口及び該サイクロンの清浄化粒子用出口に対
して実質的に共軸的に配置されておりかくして該
収集器の下部に供給されたガスが該収集器中の清
浄化粒子及び該サイクロンの下部を通つて上昇し
かつ清浄化粒子の流動床をつくることができ、し
かして清浄化粒子から不純物が除去されそして該
サイクロン中の該管状部材を通つて排出されるガ
ス中に同伴される一方、清浄にされた清浄化粒子
を機械的ポンプ輸送装置の助けなしで該熱交換器
の方向に推進させるのに充分な静水頭をつくるよ
うになつている該開放管状部材とを有している。

熱交換パイプを有する熱交換器を連続的に清浄
にするための本発明による上記の方法及び装置に
おいて、熱交換器を通過したガスから清浄化粒子
が分離された後にガスが清浄化粒子に供給される
のは２つの目的があり、即ち、清浄化粒子によつ
て同伴された不純物の除去及び流動床をつくるこ
とによつて圧力勾配をつくることであり、該圧力
勾配により、清浄化粒子が該床の下部から熱交換
器の入口に送られるようになりしかもこの輸送の
ために機械的ポンプ輸送装置は必要とされない。
本発明の方法及び装置は、熱交換器が長期間にわ
たりかつ最大効率で操作され続けるのを可能にす
る。

本発明の具体例を、図面を参照してさらに述べ
る。第１図は本発明による熱交換器を連続的に清
浄にするためのシステムの略図であり、第２図は
この清浄化システムに用いるための装置の縦断面
図である。

第１図は、熱交換器の使用及び清浄化のための
いわゆる閉鎖循環システムの概略図である。この
システムは熱交換器１を含み、該熱交換器は、例
えば、フライアツシユ又はすすの如き細かい固体
粒子によつて汚染されている生成物ガスを冷却す
るために用いられる。熱交換器１は巣通の束の熱
交換パイプ２を備え、操作中そこを通つて例えば
水が水蒸気とともに又は水蒸気を伴なわないで流
れる。該熱交換器はガス用の入口３及びガス用の
出口４を備え、これらは、冷却されるべきガスと
ともに熱交換器に通される固体の清浄化粒子のた
めの循環システム（番号５として示される。）に
連結している。清浄化粒子は規則的な形状のもの
でもあるいは不規則的な形状のものであつてもよ
く、好ましくはそれらは硬いものである。適当な
清浄化粒子は、例えば、砂粒である。これらの粒
子が、冷却されるべき汚染ガスとともに熱交換器
を通過する間、それらの粒子は規則的にパイプ壁
に衝突しあるいはかすり通る。かくして、該壁上
に沈着した不純物は、除去されそして熱交換器を
通過するガス流とともに運ばれる。清浄化粒子及
びその中に含まれる不純物とともに、冷却された
ガスは、引続いてパイプ６を通つてサイクロン７
中に接線方向に供給され、サイクロンにおいて清
浄化粒子はガス流から分離される。引続いて、残
されたフライアツシユの如き細かい粒子を分離す
るために、ガス流は次のサイクロン（図示されて
いない。）に送られる。次いで、分離された清浄
化粒子は容器８中に集められ、そこにおいてそれ
らは流動状態にされ粒子が該容器の底を経てパイ
プ１０を通じて混合容器９に送られ得るのに充分
大きい、容器８の長手方向の圧力の発生を達成す
る。さらに、容器８中で、残存する不純物は清浄
化粒子から除去され、このことは後で第２図を参
照してさらに述べる。混合容器９中では、パイプ
１１を通じて該混合容器に入いるとろの冷却され
るべき汚染ガス流中に、監視された量の清浄化粒
子が連続的に供給される。次いで、該ガス及び清
浄化粒子は、パイプ１２を通じて熱交換器の入口
３に送られる。新鮮な清浄化粒子は、混合容器９
中の冷却されるべきガスに、パイプ１３を通じて
供給され得る。

サイクロン分離器７及び容器８は、清浄化粒子
を循環するためのシステムの最も重要な部分をな
し、第２図を参照してさらに述べる。

操作中実質的にたて型に設置されるサイクロン
分離器７は、筒状の部分２０及び円錐状の下部２
１からなり、該円錐状の下部の開放底は、清浄化
粒子用の出口の開放口２２をなす。接線ガス用入
口２３は、筒状の部分２０の側壁中にはめられて
いる。サイクロンには、さらに、開放ガス出口パ
イプ２４が設けられており、その底端はガス用入
口２３より下に位置する。このガス出口パイプ２
４は、実質的に共軸的に筒状の部分２０にはめら
れている。そして、サイクロン７の下部には、サ
イクロン壁及びガス用出口２４と実質的に同心的
である開放管状部材２５が設けられている。この
部材２５の内面は頂部の方へわずかに狭くなり、
一方、部材２５の壁は、部材２５の頂部２６が鋭
い縁部を形成するような形状にされている。この
鋭い縁部はサイクロンの安定性を高めるように働
き、何故なら、操作中つくられるところの出口に
流れるガスの渦が、いわばこの縁部にくつつき得
るからである。

部材２５の下部の外面は円錐状の部分２１の内
面と実質的に同心的に走つており、そのため環状
通路２７が、サイクロンの上部で分離された清浄
化粒子の排出のために形成される。排出開放口２
２の直ぐ下にかつそれと実質的に同心的に、容器
８が配置され、該容器８は、図示された例では、
実質的に管状であり、開放頂端部２８及び開放底
端部２９を有する。該底端部の近くにおいて、容
器８の壁には、流動化ガスの進入のための多数の
開放口３０が設けられている。固体粒子は、容器
の壁中にはめられている排出パイプ３１により、
循環システムから除去され得る。容器８の底部は
パイプ１０を経て混合容器９と連絡しており、容
器８の下部は、閉塞の危険がなく、清浄化粒子の
パイプ１０中への円滑な通流を生じさせるために
円錐状である。

熱交換器１の操作中、ガスから分離された清浄
化粒子は、サイクロ壁と部材２５との間の環状域
２７を経てサイクロンを去る。容器８中に達する
と、粒子は、ガス入口の開放口３０を通じて容器
８中へのガスの注入により、流動状態にされる。
これにより静水圧がつくられ、熱交換器１及びサ
イクロン７における圧力の損失を補償するよう作
用し、また、パイプ１０中に設けられたバルブを
開放すると清浄化粒子が混合容器９に向かつて送
られそしてそこから熱交換器１中に冷却されるべ
きガスとともに流れるようなレベルまで全圧を上
げるよう作用する。圧力回復用器８の最小の長さ
は、流動床の助けで容器８中で補償されるべきで
ある圧力損失により、決められる。例えば1000
Kg／m³を密度を有する流動砂の８ｍの床深は、
0.8バールの圧力のつくることになろう。容器８
中の圧力の回復のために主に意図されるガスは、
付加的な機能即ち清浄剤の機能をなす。サイクロ
ン７から清浄化粒子とともに運ばれた固体不純物
は、上向きに流れるガスによつて解放されそして
そのガスとともに奪い去られる。そのガスは、清
浄化粒子用の出口２２を経てサイクロンに入い
り、次いで、部材２５中の導管を通じてサイクロ
ンの出口２４に流れ、サイクロン中で分離したガ
スとともにサイクロンを去る。環状通路２７を通
じてサイクロンを去る清浄化粒子は、入いつてく
るガスに対してこの通路を封鎖する。

容器８中で流動床をつくるために、例えば、サ
イクロン７中で分離されたガスの部分が用いられ
得る、ということに留意されるべきである。

ガスの冷却の過程で、清浄化粒子自体も、例え
ば、それに付着するガスからの粘着性の不純物に
よつて、いく分汚染されるようになろう。それ
故、清浄化粒子の部分を連続的に又は断続的に取
り去り、一方、同時に新鮮な清浄化粒子を加える
ことが得策である。必要なら、圧力回復容器８と
混合容器との間に設けらえているパイプ１０中に
ガスを注入することによつて、さらに圧力の回復
が達成され得る、ということに留意されるべきで
ある。必要な清浄化粒子の量は、例えば、熱交換
器の端部における支配的な温度の助けによつて、
制御され得る。パイプ１０中の推力が、熱交換器
への清浄化粒子の供給を調整するために用いられ
得る。

第１図は、ガスが清浄化粒子とともに上向きで
熱交換器に運ばれるところの循環システムを示
す。しかしながら、ガスが下向きで熱交換器を流
れるようになるように、循環系を配置することも
可能である。図示されたシステムにおいて、混合
容器９は例えばいわゆる“リフトポツト”によつ
て構成され得、そこにおいて、冷却されるべきガ
スは清浄化粒子よりも低いレベルで導入され、そ
のため該粒子は上向きのガス流によつて熱交換器
に一緒に運ばれる。上述のシステムに代わるシス
テムでは、混合容器９は、例えば、底部にガス用
出口を有する収集器により構成される。

最後に、清浄化処理操作は例えば砂を清浄化粒
子として用いて開始されてもよく、該砂は、砂と
ともにガス流から分離されるところのガス流から
の比較的大きい不純物によつて、徐々に置き換え
られてもよい、ということに留意されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱交換器を連続的に清浄
にするためのシステムの略図であり、第２図はこ
の清浄化システムに用いるための装置の縦断面図
である。 １……熱交換器、２……熱交換パイプ、４……
出口、５……循環システム、６……パイプ、７…
…サイクロン、８……容器、９……混合容器、１
０……パイプ、１１……パイプ、１３……パイ
プ、２２……開放口、２３……入口、２４……出
口、２５……管状部材、２７……環状通路、２８
……頂端部、２９……底端部、３０……開放口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体粒子で汚染されているガスを熱交換器に
   より冷却しながら該熱交換器を連続的に清浄にす
   る方法において、 冷却されるべき汚染ガス中に固体の清浄化粒子
   を供給し、 清浄化粒子を含むそのガスを該熱交換器に通
   し、 たて型に配置されたサイクロンであつて該サイ
   クロンのガス用出口より下に中央部が設けられて
   おりかつ該サイクロンの下部に管状部材が実質的
   に中央に配置されている該サイクロン中で、処理
   されたガスから清浄化粒子を分離し、 該サイクロンの下に配置されておりかつ該サイ
   クロン中の該管状部材と実質的に整合されており
   しかも該サイクロンと開放連絡している実質的に
   たて型に配置された長方形の収集器に、分離され
   た清浄化粒子を集め、そして ガス流を上向きで該収集器中の清浄化粒子及び
   該サイクロン中の該管状部材に通して清浄化粒子
   の流動床をつくつて、不純物を清浄化粒子から除
   去しかつ清浄化粒子の該床の静水頭に因る推力を
   つくり、しかもこの推力によつて清浄化粒子を該
   熱交換器の方向に推進させて清浄化粒子が機械的
   ポンプ輸送装置の助けなしで該熱交換器に再循環
   するようにする、 ことを特徴とする上記方法。 ２ 固体粒子で汚染されているガスを熱交換器に
   より冷却しながら該熱交換器を連続的に清浄にす
   る方法に用いられる装置において、 実質的にたて型に配置されたサイクロンであつ
   て、該熱交換器の出口に連絡している接線入口で
   あつてガス及び清浄化粒子用の接線入口と、該サ
   イクロンの上部に設けたガス用の出口と、該サイ
   クロンの下部に設けた清浄化粒子用の出口とを有
   する該サイクロンと、 実質的にたて型に配置された長方形の収集器で
   あつて、該サイクロンの清浄化粒子用の出口に連
   絡している清浄化粒子用の入口と、該熱交換器の
   入口に連絡している清浄化粒子用の出口とを有す
   る収集器と、 ガスを該収集器の下部に供給するための手段体
   と、 ガスを該収集器から該サイクロンのガス用出口
   に排出するために該サイクロン内に設けた開放管
   状部材であつて、該管状部材は該サイクロンの下
   部の下向きの傾斜している円錐状内面と実質的に
   同心的に走つている外面を有しかくして清浄化粒
   子用の出口に粒子を送るための下向きの傾斜して
   いる環状通路を形成しており、しかも該管状部材
   は該収集器の入口及び該サイクロンの清浄化粒子
   用出口に対して実質的に共軸的に配置されており
   かくして該収集器の下部に供給されたガスが該収
   集器中の清浄化粒子及び該サイクロンの下部を通
   つて上昇しかつ清浄化粒子の流動床をつくること
   ができ、しかして清浄化粒子から不純物が除去さ
   れそして該サイクロン中の該管状部材を通つて排
   出されるガス中に同伴される一方、清浄にされた
   清浄化粒子を機械的ポンプ輸送装置の助けなしで
   該熱交換器の方向に推進させるのに充分な静水頭
   をつくるようになつている該開放管状部材 とを有している、ことを特徴とする上記装置。 ３ 開放管状部材が斜角の上縁部を有している、
   特許請求の範囲第２項の装置。 ４ 開放管状部材が、サイクロンの内面と少なく
   とも部分的に共軸である外面を有している、特許
   請求の範囲第３項の装置。 ５ 収集器が実質的に管状である、特許請求の範
   囲第２項の装置。 ６ 収集器が、収集器の底部近くの周囲に均一に
   分布しているガス用の多数の供給口を有してい
   る、特許請求の範囲第２項の装置。