JPH0443749Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は竪型多管式熱交換器に係り、詳しく
は、筒胴内の管束を容易に露出させることができ
るようにした熱交換器に関するものである。これ
は、蒸溜塔で発生する蒸気を凝縮させた後、管束
を構成する多数の伝熱管を洗浄作業するときの利
便を図るようにする分野で利用される。

〔従来の技術〕

化学工場や製鉄工場に備えられた蒸溜塔などに
接続されて発生蒸気を処理するための凝縮器に
は、流体の流れ上や伝熱性能上に理想的で、しか
も、設置面積の少ない竪型多管式熱交換器が用い
られる。それには、上部遊動頭と下部仕切室の間
が、例えば６メートルにも及ぶ大型化されたもの
がある。

そのような熱交換器には、例えば被冷却流体と
して約50℃の蒸気が複数本の伝熱管内を流過し、
約20〜30℃の水が筒胴内を流過して伝熱管を冷却
し、蒸気を凝縮させるものがある。通常、冷却水
の使用量が膨大となるため、安価で豊富な海水が
用いられ、稼働費の低減が図られている。一方、
海水は金属に対する腐蝕性を有すると共に、塵芥
や微小生物などを含み、ストレーナを通過したそ
れらは塩分と一緒になつて管束の表面に付着し、
伝熱性能が損なわれる。したがつて、半年に一回
程度は伝熱管の外面を掃除する必要がある。

例えば第５図に示すような固定管板型の熱交換
器１では、掃除に先立ち、熱交換器１の周囲に櫓
を組み、複数の掃除用の窓のカバー２が外され、
作業者は窓から高圧水ジエツトで筒胴内の管束を
掃除する。その結果、窓近傍の伝熱管以外の奥ま
つた位置では付着物の除去が容易でなく、個々の
伝熱管の伝熱性能が十分に回復されなくなつて、
熱交換器１の凝縮能力を低下させる問題がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、第６図に示す遊動頭型の熱交換器３
では、グランド部４やフランジ部５，６を外して
上部接続管７を取り去つた後、吊り上げ部８を用
いてクレーンなどにより、ハツチングで示す管束
９を形成する部分を上方に引き抜くことが行われ
る。その引き抜き部分の重量は例えば、20トンに
も及ぶことがあり、大型クレーンの装備が必要
で、工場建設費および保全費が増大すると共に、
掃除に必要な管束の引き抜きや復旧作業に手間と
時間を要する難点がある。

このようなクレーンによる引き揚げのために、
清掃作業などに先がけて種々の準備が必要とな
る。例えば特開昭49−61746号公報にも記載され
ているように、そのような作業の煩雑を少しでも
回避することができる配慮が払われる。その際、
前記した例と同様に、保守や点検のために、管束
を外胴より露出させることが必要であり、そのよ
うな手順とする技術は公知のものとなつている。
すなわち、既成概念では、外胴を床等に固定して
おき、外胴から管束を取り外すという思想が採用
される。そのような取り外し作業において、その
簡便化を図るために種々の工夫がなされることに
なるが、その構造に複雑さが強いられることにな
る。

また、上記したように、外胴は固定したままで
管束を外胴より取り外す場合、伝熱管の点検や交
換のために、取り外された管束を他の場所へ移動
させて、その作業を行わなければならない。ちな
みに、上記構成の熱交換器では、加熱された二次
流体が管板の上方部に集められ、二次流体用流出
口より送り出されるようになつている。二次流体
が気液混在のときには、混合流体として気液混在
のまま流出させることになり、熱交換器としては
所望外のものとなつてしまう場合がある。したが
つて、熱交換器の下流側に気液分離器を設置しな
ければならないなど、機器の製作費が嵩む事態の
生じる問題がある。

本考案は上述の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、内部の管束を筒胴より露出させる場合
に、管束の位置を保持して筒胴のみを除去するこ
とができるようにすること、したがつて、管束を
別の場所へ移動させなくとも保守作業などが可能
となること、すなわち、管束の露出を最小限度の
移動で達成し、また、そのための筒胴の移動を容
易にして、熱交換器の保守や点検に手間や時間の
要するのを回避できること、さらには、熱交換器
の下部仕切室内で比重差により気液分離を行わせ
るとき、従来必要とされた気液分離器が不要とな
り、機器の製作費および保全に必要な費用を削減
できること、を実現する竪型多管式熱交換器を提
供することである。

ちなみに、本考案においては、筒胴側が低圧の
場合、筒胴重量が管束重量より軽くなることに着
目し、軽い方の筒胴を取り外すことにより保全費
を大幅に低減できるとの知見に基づいたものであ
り、固定すべきものと思われていた筒胴を吊り上
げるといつた既成概念を打ち破ることを意図して
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上下に延びて被冷却流体を流過させ
る多数の伝熱管からなる管束の上部が上部管板に
取り付けられる一方、その管束の下部が下部管板
に取り付けられ、その上部管板の上には被冷却流
体を各伝熱管に流過させるための空間を有する上
部遊動頭が一体化され、下部管板の下には凝縮液
を収容する空間を有する下部仕切室が一体化さ
れ、管束の周囲に冷却水を流通させるべく周壁を
形成する筒胴が上部遊動頭と下部仕切室との間に
配置された竪型多管式熱交換器に適用される。

その特徴とするところは、第１図を参照して、
筒胴１２は、下部管板１４に乗載できるように、
その筒胴１２の下端部の内径が下部管板１４の径
よりも小さくされている。その筒胴１２の内径は
上部遊動頭１３の外径よりも大きく形成され、そ
の筒胴１２は上方へ取り外し可能に管束１７に外
嵌される。前記の下部仕切室１１には、その下部
位に凝縮液を排出するための排出口１１ａが、上
部位には比重差により凝縮液から分離された蒸気
を取り出すための導出口１１ｂが設けられる。そ
して、上部遊動頭１３と管束１７と下部仕切室１
１とを一体にして固定した状態で、筒胴１２を吊
り上げ、少なくとも上部遊動頭１３まで移動させ
ることにより、管束１７を筒胴１２外に露出させ
ることができるようにしたことである。

〔実施例〕

以下に、本考案をその実施例に基づいて、詳細
に説明する。

第１図に示す竪型多管式熱交換器１０の一例で
ある凝縮器は、下部仕切室１１、筒胴１２および
図示しない蒸溜塔から蒸気が送られる接続管２３
に接続された上部遊動頭１３から構成される。凝
縮器１０の下方には、下部管板１４に一体化され
た下部仕切室１１が設けられ、工場の床面に固定
されている。その下部仕切室１１には、凝縮液を
収容する空間１１Ａが形成されると共に、その下
方には凝縮液の排出口１１ａが開口され、上部に
は蒸気を逃がすための導出口１１ｂが備えられて
いる。下部管板１４には、複数本の伝熱管１５の
下端が固着され、蒸気は管束１７を構成する多数
の伝熱管１５中を流過する間に、凝縮されるよう
になつている。

このような下部管板１４の縁周部上には、筒胴
１２が上方に取り外し可能に乗載される。そのた
めに、筒胴１２の下端部の内径が下部管板１４の
径よりも小さくなつている。そして、この筒胴１
２の内径は、上部遊動頭１３の外径より大きく形
成され、その筒胴１２が上方へ取り外し可能に、
管束１７を覆うように外嵌されている。

その筒胴１２には、それの形成する空間１２Ａ
内に冷却水である海水を導入する筒胴側入口管台
１２ａや、海水を排出する筒胴側出口管台１２ｂ
が設置されている。また、上部管板１６に一体化
された上部遊動頭１３には、被冷却流体である蒸
溜塔からの蒸気を伝熱管１５に流過させるに必要
な空間１３Ａが形成されている。その上部管板１
６には伝熱管１５の上端が固着され、管束１７を
介して上部遊動頭１３と下部仕切室１１が一体化
されている。さらに、上述の空間１２Ａ内で、冷
却水の流れが交互に矢印１８方向に反転させて伝
熱効果を高めるために、複数枚のバツフルプレー
ト１９が多数の伝熱管１５を保持するように上下
にほぼ一定の間隔で設けられている。なお、それ
らのバツフルプレート１９は、上部管板１６に固
着された固定棒２０で固定されている。

前述した筒胴１２には、凝縮器１０からそれを
外すに際し、上方に筒胴１２を吊り上げるための
吊り上げ部２１および海水を排出するためのドレ
ン孔２２が設けられている。なお、上部遊動頭１
３は、上述したように蒸気の入口管２３に取り外
し可能に接続され、その入口管２３は、図示しな
い工場鉄骨などに支持部材を介して取り付けられ
る。ちなみに、筒胴１２内の冷却水面は上部管板
１６よりやや下方に位置するように配慮されてい
る。したがつて、筒胴１２には水圧が働かないよ
うにすることができ、筒胴１２の板厚を薄くして
軽量化できることになり、その取り外しが容易と
なつて極めて都合がよい。

なお、上部管板１６と筒胴１２の上端内面に
は、第２図に示す隙間１２ｃが生じるので、図示
するような取外し自在のカバー２４を上部遊動頭
１３に取付けておけば、塵や砂が筒胴１２に混入
するのを防止できる。しかし、これに限らず、筒
胴１２の上端のフランジ部１２ｄにパツキン部２
５を第３図のように設けると、例えば10Kg／cm²の
内圧を有する冷却水を使用することもできる。

上述のような構成の竪型多管式熱交換器１０に
よれば、以下のようにして簡便に掃除でき、熱交
換性能を高く保持することができる。

掃除するに先立ち、蒸溜塔の図示しない蒸気元
弁を閉止して、熱交換器への蒸気の供給を遮断す
る。接続管２３、上部遊動頭１３、伝熱管１５、
下部仕切室１１内の残存蒸気が凝縮すれば、海水
の筒胴側入口管台１２ａを閉止し、ドレン孔２２
から冷却水を排出する。そして、筒胴側入口管台
１２ａや筒胴側出口管台１２ｂに接続された配管
や、接続管２３と上部遊動頭１３との結合を外
し、その近傍にある破線で示すエルボ管など筒胴
１２の取り外しの妨げになる部材を取り除く。

接続管２３の重量は工場鉄骨に預けられる一
方、一体化された上部遊動頭１３と管束１７は、
下部仕切室１１で受け止められる。作業者は、下
部仕切室１１と筒胴１２の結合を外した後、図示
しない工場クレーンで吊り上げ部２１を介して筒
胴１２を吊り上げ、少なくとも上部遊動頭１３ま
で移動させ、第４図に示す位置に保持するか、も
しくは取り外す。筒胴１２の上昇により、管束１
７は露出される。そこで、作業者は、高圧の洗浄
水を用いて伝熱管１５、バツフルプレート１９、
固定棒２０などの表面に、あるいは、それらの間
隙を埋めるようにして付着した水垢などを洗浄す
ることができる。

なお、第２図の例では、筒胴１２の吊り上げ前
にカバー２４を、第３図に示す例では、パツキン
部２５を取り外した後、上述のような手順で掃除
すればよい。

ところで、冷却された蒸気は一部凝縮して液化
し、一部は蒸気のままで下部仕切室１１に導か
れ、比重差により凝縮した液は下部仕切室の底に
蒸気は下部仕切室の上方に集められる。凝縮した
液は下部仕切室１１の下部位に設置の排出口１１
ａから、比重差により凝縮液から分離された蒸気
は、上部位の導出口１１ｂより送り出される。一
般的に気液混合のものが取り出されることはまれ
であり、気体のみまたは液体のみが要求されるの
が通常であり、熱交換器の下流部分に気液分離離
器が設置されることが多い。しかし、本考案にお
いては、熱交換器の下部仕切室内で比重差により
気液分離が行われるため、従来では必要とされた
気液分離器が不要となり、そのための機器の製作
費および保全費が不要となる利点がある。

ちなみに、筒胴側が低圧の場合、筒胴重量が管
束重量より極めて軽くなるが、本考案ではそれに
着目し、軽い方の筒胴を取り外すことにより保全
費を大幅に低減できるようにしている。すなわ
ち、従来では、固定すべきものと思われていた筒
胴を吊り上げるといつたことで、既成概念を打ち
破ることを意図している。すなわち、管束重量が
例えば約14トンある場合には、筒胴重量が約3.5
トン程度である。軽い方の筒胴を移動するように
すれば、保全費のうち、吊り上げや移動のための
費用が著しく低減されて極めて都合がよい。ま
た、海水を使用した凝縮器のように、点検や清掃
の頻度が多くしたがつて半年に一度は行われる場
合に、その保全費の低減を図ることは極めて重要
なことになるからである。

〔考案の効果〕

本考案は以上の実施例の詳細な説明から判るよ
うに、筒胴が上方に取り外し可能に設けられ、管
束が上部遊動頭や下部仕切室と一体化され、筒胴
の内径を上部遊動頭より大きくしたので、容易に
筒胴を上方に吊り上げることができる。その結
果、簡単に管束を全面的に露出させることがで
き、掃除のための解体や組立作業における手間を
著しく省くと共に作業時間が短縮され、その能率
が向上する。加えて、掃除しやすい状態に管束が
保持されるので、洗浄作業は容易となつて十分な
洗浄が行われ、復旧後の熱交換性能の維持を図る
ことができる。さらに、熱交換器の筒胴は管束よ
り軽量化されているので、洗浄の準備に必要とな
るクレーン装置は小さいもので済み、プラントの
建設費の低減を図ることができる。また、下部仕
切室の下部位に位置する排出口からは凝縮液を、
下部位に位置する導出口からは比重差により凝縮
液から分離された蒸気を取り出すことができ、そ
のための付随する気液分離器などの設置が省かれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の竪型多管式熱交換器の実施例
の断面図、第２図は上部遊動頭における変形例の
断面図、第３図は同部の他例の断面図、第４図は
筒胴の上昇した状態を示す断面図、第５図は従来
の固定管板型の竪型多管式熱交換器の外面図、第
６図は遊動頭型の竪型多管式熱交換器の断面図で
ある。 １０……竪型多管式熱交換器、１１……下部仕
切室、１１Ａ……空間、１１ａ……排出口、１１
ｂ……導出口、１２……筒胴、１３……上部遊動
頭、１３Ａ……空間、１４……下部管板、１５…
…伝熱管、１６……上部管板、１７……管束。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 上下に延びて被冷却流体を流過させる多数の伝
   熱管からなる管束の上部が上部管板に取り付けら
   れる一方、その管束の下部が下部管板に取り付け
   られ、その上部管板の上には被冷却流体を前記各
   伝熱管に流過させるための空間を有する上部遊動
   頭が一体化され、前記下部管板の下には凝縮液を
   収容する空間を有する下部仕切室が一体化され、
   前記管束の周囲に冷却水を流通させるべく周壁を
   形成する筒胴が前記上部遊動頭と下部仕切室との
   間に配置された竪型多管式熱交換器において、 前記筒胴は、前記下部管板に乗載できるよう
   に、その筒胴の下端部の内径が下部管板の径より
   も小さくされ、 前記筒胴の内径は上部遊動頭の外径よりも大き
   く形成され、その筒胴は上方へ取り外し可能に前
   記管束に外嵌され、 前記下部仕切室には、その下部位に凝縮液を排
   出するための排出口が、上部位に比重差により凝
   縮液から分離された蒸気を取り出すための導出口
   が設けられ、 前記上部遊動頭と管束と下部仕切室とを一体に
   して固定した状態で、前記筒胴を吊り上げ少なく
   とも前記上部遊動頭まで移動させることにより、
   前記管束を筒胴外に露出させることができるよう
   にしたことを特徴とする竪型多管式熱交換器。