JPH06129782A - 高温の蒸気を冷却する熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目 的】 水を用いて飽和蒸気を発生させながら高温
の蒸気を冷却するために使用される。 【構 成】 胴体（１）内のＵ字状管（４）は管板
（５）に挿入され、該管板はチャンバ−（７）とは反対
の側に厚い支持プレ−ト（８）を具備する。チャンバ−
は、隔壁（６）により供給継手（１４）を設けた入口チ
ャンバ−（１７）と排出継手（１５）を設けた出口チャ
ンバ−（１８）とに分割され、該隔壁の一部には開口が
形成されていて、回転可能なプレ−ト（１９）が該開口
に配置されている。該プレ−トは回転可能なディスク
（２１）と接続され、該ディスクは該プレ−トに関して
直角に配置されているとともに、該プレ−トの両側に貫
流開口（２２）と閉止壁状の区画を備えている。前記デ
ィスクに向い合せにチャンバ−の内壁に固定された固定
ディスク（２３）が配設され、該固定ディスクは、管板
（５）から隔置された状態で該管板と平行に配置され、
回転可能なディスク（２１）と同様に貫流開口（２４）
と閉止壁状の区画を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の前文に記載
されている特徴を備えた熱交換器であって、飽和蒸気を
発生しながら水を用いて高温の蒸気を冷却するために使
用される熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、タ−ビンを運転するために使用
される過熱された水蒸気を低い温度に冷却しなければな
らない場合、または特殊な運転条件のもと通常必要とさ
れる過熱蒸気を必要とせず、その代わり飽和蒸気を同じ
圧力段または低い圧力段に導くような場合、化学プラン
トや発電所では高温の蒸気を冷却する必要性が生じる。

【０００３】脱ガス処理された水または純粋な蒸留水が
使用される噴射式冷却装置または過熱された蒸気が同じ
段または低い圧力段で蒸発した水により間接的に冷却さ
れる表面式冷却装置が高温蒸気の冷却装置として使用さ
れている（デュベル「Ｄｕｂｂｅｌ」著、機械構造ハン
ドブック、１９８１年発行の第１４版、６０６ぺ−ジ参
照）。十分な品質と量の噴射水を利用することができな
い場合、噴射式冷却装置を使用することは特殊なケ−ス
に限られる。噴射式冷却装置とは異なり、表面式冷却装
置の特徴は、冷却すべき高温蒸気の品質が変化しないこ
とと、これと同時に蒸気を発生させることができること
である。冷却すべき過熱蒸気に分流制御を採用すること
により、蒸気の発生状態並びに発生した飽和蒸気の量に
関してフレキシビリテイが得られる。表面式冷却装置
は、主として管束式熱交換器として構成されている（前
記デュベル著、機械構造ハンドブック、１９９１年発行
の第１４版、５４５ペ−ジ参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、当初
に挙げた種類の熱交換器であって、石油化学プラント内
のプロセスガス・蒸気発生システムに採用することがで
き、簡単な量的制御を行うことが可能であるとともに、
非常に厳しい使用上の要件にも適応することが可能であ
るよう構成された熱交換器を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の特徴項に記載されている構成を備えた当
初に挙げた種類の熱交換器が本発明により提供されたの
である。

【０００６】

【作用と効果】本発明に係る熱交換器においては、管板
の厚さが薄いので、管板を効率よく冷却することが可能
であるから、温度の高い過熱蒸気を管板に接触させるこ
とができる。管板の厚さが薄いので、場合によっては、
高温の蒸気が接触する管板の表面と冷却された管板の表
面との間に大きな温度差が生じないようにすることがで
きる。したがって、高温蒸気の冷却装置は、非常事態の
さいに多量の過熱された蒸気を迅速に供給することによ
り生じる大きい熱的な衝撃応力に耐えることができる。
隔壁に配置された回転可能なプレ−トは、ディスク・ア
ッセップリと協働してチャンバ−内に一体的に配置され
たバイパス・ユニットを形成している。このバイパス・
ユニットは強制制御として任意な量について調節を行う
ことが可能である。本発明によれば、制御装置を備えた
外設の高価なバイパス管路を配設しなくてもすますこと
ができる。構成態様がコンパクトであるので、本発明に
係る熱交換器は、特に蒸気改質法を適用して炭化水素の
物質からプロセスガスを発生させるために石油化学プラ
ントに有利に設置することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図解した添付
図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に係る熱交換器は高温の蒸気を冷却
するために使用されるものであって、円筒状の胴体１を
備えており、該胴体１の両端はカバ−２と３により閉止
されている。複数のＵ字状に曲げ加工された管４が胴体
１内に配置されているが、図解の簡明化を図るため、Ｕ
字状の管４のうちの１本が図示されているにすぎない。
Ｕ字状の管４は、胴体１に固定された管板５に挿入され
ている。

【０００９】管板５は、胴体１により取り囲まれた内部
スペ−スを、Ｕ字状の管４を収容している胴体スペ−ス
６とチャンバ−７に分割している。管板５の厚さは薄く
設定されており、管板５のうちチャンバ−７に関して反
対の側は胴体１に固定的に接続された厚肉の支持プレ−
ト８により担持されている。支持プレ−ト８にあわせて
形成されていて、管板５と接続されたボルト状の支持フ
インガ−９が支持要素として使用されている。薄い管板
５に作用する圧力の負荷と熱負荷に基づく力は支持要素
９を介して支持プレ−ト８に伝達される。支持プレ−ト
８にリング状のスリットが形成されており、このスリッ
トを通って横方向に間隔をあけた状態でＵ字状の管４が
差し通されている。

【００１０】冷却用の媒体を供給すると共に、該媒体を
排出するため、胴体１は胴体スペ−ス６を取り囲んでい
る部分に２つの入口継手１０と１１と２つの出口継手１
２と１３を備えている。入口継手１１と出口継手１３
は、管板５を迅速に冷却するために薄い管板５と支持プ
レ−ト８との間の空間に開口している。冷却媒体として
水が使用されており、該水はＵ字状の管４を貫流する高
温の蒸気との熱交換により蒸発し、飽和蒸気として出口
継手１２と１３を通って排出される。自然環境が生じる
ようにするため、出口継手１２と１３は立ち上がり管路
（図示せず）をへて水と蒸気が互いに分麟されるドラム
と接続されているとともに、入口継手１０と１１は降下
管路（図示せず）をへてドラムと接続されている。

【００１１】チャンバ−７は供給継手１４と排出継手１
５を備えている。隔壁１６が供給継手１４と排出継手１
５との間においてチャンバ−７内に配置されている。隔
壁１６は、カバ−３と管板５との間のチャンバ−７の全
横断面にわたって胴体１の長さ方向の中心軸の面に沿っ
て延設されている。隔壁１６は、チャンバ−７を供給継
手１４を備えた入口チャンバ−１７と排出継手１５を備
えた出口チャンバ−１８とに分離している。Ｕ字状の管
４の端部は隔壁１６の両側に位置している。すなわち、
Ｕ字状の管４の入口側の端部は入口チャンバ−１７に開
口しており、また出口側の端部が出口チャンバ−１８に
開口している。

【００１２】隔壁の一部に開口が形成されていて、回転
可能なプレ−ト１９がこの開口に配置されている。すな
わち、回転可能なプレ−ト１９は、胴体１の長さ方向の
軸に沿って配置されているとともに、カバ−３を貫通し
てチャンバ−７から外方に突設されている回転軸２０と
接続されている。また、回転可能なプレ−ト１９は、回
転軸２０に接続された調整用の駆動装置を使用して隔壁
１６の延在面から回転し、隔壁１６に関して任意の角度
位置に調節することができるようになっている。

【００１３】胴体１の半径方向の面内に配置されている
とともに、回転可能なプレ−ト１９に関して直角に立設
されている回転可能なディスク２１が回転可能なプレ−
ト１９と接続されている。回転可能なディスク２１の直
径は回転可能なプレ−ト１９の幅に等しい。回転可能な
ディスク２１は、回転可能なプレ−ト１９との接続部の
両側に貫流開口２２を備えている。貫流開口２２は１つ
の円の４分円内に位置している４分円の扇形の形状を呈
しており、他方の４分円は閉止壁の形状を呈している。
両方の貫流開口２２は直径上互いに反対の位置に所在し
ている。

【００１４】回転可能なディスク２１は、チャンバ−７
内で銅体１の内壁に固定されていて、管壁５から間隔を
あけて該管板５と平行に配置されている固定ディスク２
３に隣接している。固定ディスク２３は、回転可能なデ
ィスク２１と同じやり方で隔壁１６の両側に配置されて
いる貫流開口２４を備えている。固定ディスク２３の貫
流開口２４の配置と形状と横断面寸法は回転可能なディ
スクのそれらと同じである。

【００１５】回転可能なプレ−ト１９と該回転可能なプ
レ−ト１９と接続されている回転可能なディスク２１
は、固定ディスク２３と協働して次のようなやり方で動
作するバイパス・ユニットを形成している。図１に示さ
れているように、隔壁１６の面に沿って回転可能なプレ
−ト１９が位置しているとき、回転可能なディスク２１
と固定ディスク２３の貫流開口２２と２４が互いに向か
い合った状態にある。漏洩損失を無視すれば、入口チャ
ンバ−１７に供給された高温の蒸気はすべて貫流開口２
２と２４を通ってＵ字状の管４に到達する。Ｕ字状の管
４を貫流している間、胴体スペ−ス６内で蒸発した水と
の熱交換により高温の蒸気は冷却される。冷却された高
温の蒸気は、隔壁１６と回転可能なプレ−ト１９の下に
位置している貫流開口２２と２４を通ってＵ字状の管４
から出口チャンバ−１８に流入し、排出継手１５を通っ
て出口チャンバ−１８から流出する。

【００１６】図３と図４に示されている熱交換器におい
ては、回転可能なプレ−ト１９は、隔壁１６に関して直
角の位置まで回転されている。この位置ではディスク２
１と２３の貫流開口２２と２４は４分円の扇形状に形成
されているが、他方のディスク２１と２３の閉止状態に
ある区画と互いに向かい合った位置に所在している。し
たがって、貫流開口２２と２４は閉止された状態となる
から、チャンバ−７からＵ字状の管４への流動が阻止さ
れている。このため、入口チャンバ−１７に供給された
高温の蒸気はただちに出口チャンバ−１８に入り、冷却
されないまま出口チャンバ−１８から排出される。上述
の両方の端部位置の任意の中間位置に位置ぎめを行うこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に従って構成された高温の蒸気
を冷却する熱交換器を長さ方向に切断した断面図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。

【図３】図１に示されている本発明に係る熱交換器を長
さ方向に切断した断面図であって、バイパス・ユニット
の他の配置状態を図解したものである。

【図４】図３のＶＩ−ＶＩ線で切断した断面図。

【図５】図１に示されている位置に所在している回転可
能なディスクの正面図。

【図６】固定ディスクの正面図。

【符号の説明】

１ 胴体 ２、 ３ カバ− ４ Ｕ字状の管 ５ 管板 ６ 胴体スペ−ス ７ チャンバ− ８ 支持プレ−ト ９ 支持要素 １０、１１ 入口継手 １２、１３ 出口継手 １４ 供給継手 １５ 排出継手 １６ 隔壁 １７ 入口チャンバ− １８ 出口チャンバ− １９ 回転可能なプレ−ト ２０ 回転軸 ２１ 回転可能なディスク ２２、２４ 貫流開口 ２３ 固定

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート ラヒマン ドイツ連邦共和国、1000 ベルリン 33、 ゴットフリード・フオン・クラム・ヴェー ク 35 (72)発明者 コンラート ナツサウアー ドイツ連邦共和国、1000 ベルリン 26、 ラウバンクツアイレ 15

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発させるべき水の入口継手（１０、１
   １）と出口継手（１２、１３）を備えた胴体（１）によ
   り取り囲まれている高温の蒸気が貫流するＵ字状の管
   （４）を備えており、該Ｕ字状の管（４）の端部がチャ
   ンバ−（７）を分離している管板（５）に取り付けられ
   ていて、前記チャンバ−（７）が隔壁（１６）により供
   給継手（１４）を備えている入口チャンバ−（１７）と
   排出継手（１５）を備えている出口チャンバ−（１８）
   とに分割されるよう構成された飽和蒸気を生成しながら
   水を使用して高温の蒸気を冷却する熱交換器において、
   隔壁（１６）の一部に開口を設け、回転可能なプレ−ト
   （１９）を該開口に配置することと、回転可能なプレ−
   ト（１９）が、該回転可能なプレ−ト（１９）に関して
   直角に配置されている回転可能なディスク（２１）と接
   続されていて、該回転可能なディスク（２１）の両側に
   貫流開口（２２）と閉止壁状の区画が設けられているこ
   とと、回転可能なディスク（２３）に向い合せにチャン
   バ−（７）の内壁に固定された固定ディスク（２３）が
   設けられており、該固定ディスク（２３）が管板（５）
   から間隔をあけ該管板（５）と平行に配置されていて、
   回転可能なディスク（２１）と同様な貫流開口（２４）
   と閉止壁状の区画が設けられていることと、管板（５）
   が、チャンバ−（７）に関して反対の側に比較的厚い支
   持プレ−ト（８）を備えていることとを特徴とする熱交
   換器。
2. 【請求項２】 回転可能なディスク（２１）と固定ディ
   スク（２３）がそれぞれ、半分の部分に４分円の扇形状
   の貫流開口（２２、２４）と４分円の扇形状の閉止壁の
   区画を備えていることを特徴とする請求項１記載の熱交
   換器。