JPH06313508A - 熱交換方法 - Google Patents
熱交換方法Info
- Publication number
- JPH06313508A JPH06313508A JP5101597A JP10159793A JPH06313508A JP H06313508 A JPH06313508 A JP H06313508A JP 5101597 A JP5101597 A JP 5101597A JP 10159793 A JP10159793 A JP 10159793A JP H06313508 A JPH06313508 A JP H06313508A
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- JP
- Japan
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- exhaust gas
- heat exchanger
- combustion air
- heat
- heat exchange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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- Air Supply (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 省エネルギーを図ると共に、ＮＯx の発生量
を低減させる熱交換方法を提供する。 【構成】 回転式熱交換機の円筒部分を軸方向に２分割
し、１つ以上の分割された円筒部分に蓄熱体を固定し、
２分割された前記熱交換機の円筒部分の一方に排ガスを
他方に燃焼用空気を対向して導入し、前記熱交換機の回
転数を１〜１０rpm に変化さえ、熱交換機のエントレン
リークにより排ガスの１〜１０％を燃焼用空気側へ循環
させる。
を低減させる熱交換方法を提供する。 【構成】 回転式熱交換機の円筒部分を軸方向に２分割
し、１つ以上の分割された円筒部分に蓄熱体を固定し、
２分割された前記熱交換機の円筒部分の一方に排ガスを
他方に燃焼用空気を対向して導入し、前記熱交換機の回
転数を１〜１０rpm に変化さえ、熱交換機のエントレン
リークにより排ガスの１〜１０％を燃焼用空気側へ循環
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱炉等からの高温排
ガスを回転式蓄熱熱交換機を用いて、コンパクトで高効
率な熱回収を行い、省エネルギーを図ると共にその熱交
換機部分で排ガスの循環を行い燃焼用空気のＯ2 濃度を
下げ、火炎の燃焼速度を遅らせＮＯxの発生量を低減さ
せる熱交換方法に関わるものである。
ガスを回転式蓄熱熱交換機を用いて、コンパクトで高効
率な熱回収を行い、省エネルギーを図ると共にその熱交
換機部分で排ガスの循環を行い燃焼用空気のＯ2 濃度を
下げ、火炎の燃焼速度を遅らせＮＯxの発生量を低減さ
せる熱交換方法に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】「火原協会講座１７ 熱交換器および配
管・弁」等の文献には、（イ）ガスヒータとしての従来
の回転式熱交換機は、ロータ回転に伴うエントレンリー
クを防止するため、低速回転数（１〜３rpm)を採用して
いること、（ロ）ＮＯx の低減を目的として図３のよう
に高温循環ファン１９を使い、回転式熱交換機１０で熱
回収される前の高温排ガスを排ガス排出管（熱交換前）
８から燃焼用空気配管（熱交換後）７へ循環しているこ
とが開示されている。また、特開平４−６３０３号公報
に、燃焼後の放出ガス量の低減を目的として、熱交換さ
れた排ガスの一部を燃焼炉に戻しながら、燃料を酸素ガ
スで燃焼させる燃焼排ガス循環炉および排ガス処理方法
が開示されている。
管・弁」等の文献には、（イ）ガスヒータとしての従来
の回転式熱交換機は、ロータ回転に伴うエントレンリー
クを防止するため、低速回転数（１〜３rpm)を採用して
いること、（ロ）ＮＯx の低減を目的として図３のよう
に高温循環ファン１９を使い、回転式熱交換機１０で熱
回収される前の高温排ガスを排ガス排出管（熱交換前）
８から燃焼用空気配管（熱交換後）７へ循環しているこ
とが開示されている。また、特開平４−６３０３号公報
に、燃焼後の放出ガス量の低減を目的として、熱交換さ
れた排ガスの一部を燃焼炉に戻しながら、燃料を酸素ガ
スで燃焼させる燃焼排ガス循環炉および排ガス処理方法
が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記「火原協会講座１
７ 熱交換器および配管・弁」等の文献に記載されてい
る回転式熱交換機は、空気の排ガス側へのエントレンリ
ーク（ロータ回転に付随したリーク）を少なくするため
に、回転数も１〜３rpm 程度と低く温度効率も不十分で
ある。更に、同上の文献にある排ガス循環法は、耐熱性
循環用ファンを必要とし設備構成も複雑になる。また、
特開平４−６３０３号公報は、酸素燃焼炉であり本発明
と技術思想が異なるものであり、やはり回転式熱交換機
に応用した場合、循環ファンに相当する分配器が必要と
なる。本発明は大容量ガスを取り扱うのに有利な回転式
熱交換機の回転数範囲を広げ（１〜１０rpm)、循環ファ
ン等の設備増強を伴わずに、ＮＯx 発生を低減する熱交
換方法を提供することを目的とする。
７ 熱交換器および配管・弁」等の文献に記載されてい
る回転式熱交換機は、空気の排ガス側へのエントレンリ
ーク（ロータ回転に付随したリーク）を少なくするため
に、回転数も１〜３rpm 程度と低く温度効率も不十分で
ある。更に、同上の文献にある排ガス循環法は、耐熱性
循環用ファンを必要とし設備構成も複雑になる。また、
特開平４−６３０３号公報は、酸素燃焼炉であり本発明
と技術思想が異なるものであり、やはり回転式熱交換機
に応用した場合、循環ファンに相当する分配器が必要と
なる。本発明は大容量ガスを取り扱うのに有利な回転式
熱交換機の回転数範囲を広げ（１〜１０rpm)、循環ファ
ン等の設備増強を伴わずに、ＮＯx 発生を低減する熱交
換方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、円筒部分に蓄
熱体を固定した回転式熱交換機の回転数制御による排ガ
スの高効率熱交換と、エントレンリークを積極的に活用
しエントレンリークによる排ガス循環を実現し、排ガス
循環ファンを設置することなく、加熱炉へ導入される燃
焼用空気のＯ2 濃度を制御することにより低ＮＯx 化を
実現することを特徴とする。
熱体を固定した回転式熱交換機の回転数制御による排ガ
スの高効率熱交換と、エントレンリークを積極的に活用
しエントレンリークによる排ガス循環を実現し、排ガス
循環ファンを設置することなく、加熱炉へ導入される燃
焼用空気のＯ2 濃度を制御することにより低ＮＯx 化を
実現することを特徴とする。
【０００５】即ち、本発明の要旨とするところは、回転
式熱交換機において、該熱交換機の円筒部分を軸方向に
２分割し、１つ以上の分割された円筒部分に蓄熱体を固
定し、２分割された前記熱交換機の円筒部分の一方に排
ガスを導入し、該排ガスの流れる方向と対向して前記円
筒部分の他方に燃焼用空気を導入し、前記熱交換機の回
転数を１〜１０rpm に変化させ排ガスを燃焼用空気と熱
交換し、エントレンリークにより熱交換後の排ガスの１
〜１０％が熱交換後の燃焼用空気出側へ循環することを
特徴とする熱交換方法にある。
式熱交換機において、該熱交換機の円筒部分を軸方向に
２分割し、１つ以上の分割された円筒部分に蓄熱体を固
定し、２分割された前記熱交換機の円筒部分の一方に排
ガスを導入し、該排ガスの流れる方向と対向して前記円
筒部分の他方に燃焼用空気を導入し、前記熱交換機の回
転数を１〜１０rpm に変化させ排ガスを燃焼用空気と熱
交換し、エントレンリークにより熱交換後の排ガスの１
〜１０％が熱交換後の燃焼用空気出側へ循環することを
特徴とする熱交換方法にある。
【０００６】
【作用】以下、本発明について詳細に説明する。大容量
排ガスのエネルギーを従来よりコンパクトで低コスト
（低設備費）の回転式熱交換機にて高温から低温まで、
燃焼用空気で熱回収することにより、その工程内でクロ
ーズしたエネルギーの有効利用を図れるが、燃焼用空気
温度が上昇すると、それだけ燃焼火炎の温度が上がるた
めＮＯx の発生量は増大することとなる。そこで、本発
明者らはこれ迄よりすぐれた設備増強を伴わない排ガス
循環方法、即ち、排ガス温度の高効率利用と１０％程度
の排ガス循環を可能とする回転数制御付きの熱交換方法
を見いだし、Ｏ2 濃度コントロールを図ることにより燃
焼時のＮＯx を低減することを実現した。
排ガスのエネルギーを従来よりコンパクトで低コスト
（低設備費）の回転式熱交換機にて高温から低温まで、
燃焼用空気で熱回収することにより、その工程内でクロ
ーズしたエネルギーの有効利用を図れるが、燃焼用空気
温度が上昇すると、それだけ燃焼火炎の温度が上がるた
めＮＯx の発生量は増大することとなる。そこで、本発
明者らはこれ迄よりすぐれた設備増強を伴わない排ガス
循環方法、即ち、排ガス温度の高効率利用と１０％程度
の排ガス循環を可能とする回転数制御付きの熱交換方法
を見いだし、Ｏ2 濃度コントロールを図ることにより燃
焼時のＮＯx を低減することを実現した。
【０００７】エントレンリークによる排ガス循環量１〜
１０％はロータの回転数に依存し、回転数１〜１０rpm
に対応している。エントレンリークによる排ガスの循環
（１〜１０％）を与えると、燃焼用エアー中のＯ2 濃度
が２１〜１９％程度に制御できＮＯx 低減効果が大き
い。回転数が１rpm 未満だと温度効率が極端に低下し、
また、１０％超の排ガス循環量を得ようとして熱交換機
の回転数を１０rpm 超に上げると、機械的制約が大きく
なるとともに燃焼用空気中のＯ2 濃度が燃焼下限に近づ
く。従って、回転式熱交換機による排ガス循環量は１〜
１０％、回転式熱交換機のロータの回転数は１〜１０rp
m に限定した。
１０％はロータの回転数に依存し、回転数１〜１０rpm
に対応している。エントレンリークによる排ガスの循環
（１〜１０％）を与えると、燃焼用エアー中のＯ2 濃度
が２１〜１９％程度に制御できＮＯx 低減効果が大き
い。回転数が１rpm 未満だと温度効率が極端に低下し、
また、１０％超の排ガス循環量を得ようとして熱交換機
の回転数を１０rpm 超に上げると、機械的制約が大きく
なるとともに燃焼用空気中のＯ2 濃度が燃焼下限に近づ
く。従って、回転式熱交換機による排ガス循環量は１〜
１０％、回転式熱交換機のロータの回転数は１〜１０rp
m に限定した。
【０００８】蓄熱体である波形成形鋼板（伝熱エレメン
ト）を内蔵した回転体が高温流体（排ガス）と低温流体
（燃焼用空気）間を交互に移動することにより、蓄熱体
を介し熱を移送させる。伝熱エレメントは熱伝達および
伝熱面積を大きくとれるよう、波形をつけた薄板をわず
かな間隔をもたせて積層し相当直径を小さくしている
（６〜１０mm）。また、高温流体（排ガス）と低温流体
（燃焼用空気）の流れの向きは対向流方式として、対数
平均温度差を大きくとり熱回収量の増大を図っている。
ト）を内蔵した回転体が高温流体（排ガス）と低温流体
（燃焼用空気）間を交互に移動することにより、蓄熱体
を介し熱を移送させる。伝熱エレメントは熱伝達および
伝熱面積を大きくとれるよう、波形をつけた薄板をわず
かな間隔をもたせて積層し相当直径を小さくしている
（６〜１０mm）。また、高温流体（排ガス）と低温流体
（燃焼用空気）の流れの向きは対向流方式として、対数
平均温度差を大きくとり熱回収量の増大を図っている。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の実施例で、加熱炉１は、燃料
供給配管４、燃焼用空気配管７、バーナ５と排ガス排出
管８とを備えている。この加熱炉１へは被加熱鋼材（ス
ラブ）が鋼材装入口２より搬入され、炉内で約１３００
℃程度に加熱され、鋼材搬出口３より取り出される。ス
ラブ温度は８００℃程度と高温化が指向され、これに伴
い排ガスｂの温度も９００℃程度と高くなる。この排ガ
スｂを燃焼用空気ａと対向させ、回転式熱交換機１０に
より熱交換し、バーナ５に導いて、燃料ｃと燃焼させ
る。この時、燃焼用空気ａが予熱された分だけ省エネル
ギーとなるが、燃焼に伴うＮＯx は増大することにな
る。
供給配管４、燃焼用空気配管７、バーナ５と排ガス排出
管８とを備えている。この加熱炉１へは被加熱鋼材（ス
ラブ）が鋼材装入口２より搬入され、炉内で約１３００
℃程度に加熱され、鋼材搬出口３より取り出される。ス
ラブ温度は８００℃程度と高温化が指向され、これに伴
い排ガスｂの温度も９００℃程度と高くなる。この排ガ
スｂを燃焼用空気ａと対向させ、回転式熱交換機１０に
より熱交換し、バーナ５に導いて、燃料ｃと燃焼させ
る。この時、燃焼用空気ａが予熱された分だけ省エネル
ギーとなるが、燃焼に伴うＮＯx は増大することにな
る。
【００１０】従って、回転式熱交換機１０により燃焼用
空気は排ガスｂと熱交換され予熱されると共に排ガスｂ
の一部は回転式熱交換機のロータの回転に伴い燃焼用空
気配管７を通じ加熱炉１へ循環されるという現象、つま
りエントレンリークを利用すれば、回転数を従来より増
して排ガス混入量を増大し燃焼用空気のＯ2 濃度を低減
させ、バーナ５での燃焼速度を遅くすることにより、低
ＮＯx 燃焼が可能になる。回転数１０rpm の時に排ガス
循環量が１０％となり、排ガス循環をしていない時に比
べ約３０％ＮＯx 低減が達成できた。
空気は排ガスｂと熱交換され予熱されると共に排ガスｂ
の一部は回転式熱交換機のロータの回転に伴い燃焼用空
気配管７を通じ加熱炉１へ循環されるという現象、つま
りエントレンリークを利用すれば、回転数を従来より増
して排ガス混入量を増大し燃焼用空気のＯ2 濃度を低減
させ、バーナ５での燃焼速度を遅くすることにより、低
ＮＯx 燃焼が可能になる。回転数１０rpm の時に排ガス
循環量が１０％となり、排ガス循環をしていない時に比
べ約３０％ＮＯx 低減が達成できた。
【００１１】この混入の仕方を図２に示す。回転式熱交
換機のリークには、ロータ回転に付随したエントレンリ
ーク１６，１７と回転体に取り付けたシール部間隔から
相互流体の差圧により生じるダイレクトリーク１５の２
種類がある。燃焼用空気側から排ガス側へのダイレクト
リーク１５はシール強化により極力下げ、燃焼用空気ａ
への排ガスｂの循環１７（エントレンリーク）はロータ
の回転数を１０rpm にすることにより、１０％の循環量
が得られた。排ガスの循環量は回転式熱交換機１０で熱
交換された燃焼用空気のＯ2 濃度を測定することにより
算出した。
換機のリークには、ロータ回転に付随したエントレンリ
ーク１６，１７と回転体に取り付けたシール部間隔から
相互流体の差圧により生じるダイレクトリーク１５の２
種類がある。燃焼用空気側から排ガス側へのダイレクト
リーク１５はシール強化により極力下げ、燃焼用空気ａ
への排ガスｂの循環１７（エントレンリーク）はロータ
の回転数を１０rpm にすることにより、１０％の循環量
が得られた。排ガスの循環量は回転式熱交換機１０で熱
交換された燃焼用空気のＯ2 濃度を測定することにより
算出した。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、回転式熱交換機部分で
排ガス循環を行いＯ2 コントロールが可能なので、燃焼
バーナでの低ＮＯx 燃焼ができる。従って、ＮＯx の発
生を抑える手段が保有できるので、高温の排ガスを低温
まで熱回収し燃焼用空気を高温化でき、効果的な省エネ
ルギーが図れる。
排ガス循環を行いＯ2 コントロールが可能なので、燃焼
バーナでの低ＮＯx 燃焼ができる。従って、ＮＯx の発
生を抑える手段が保有できるので、高温の排ガスを低温
まで熱回収し燃焼用空気を高温化でき、効果的な省エネ
ルギーが図れる。
【図１】本発明の一実施例の回転式熱交換機を配置した
加熱炉を示す構成図である。
加熱炉を示す構成図である。
【図２】図１の回転式熱交換機１０の詳細図である。
【図３】回転式熱交換機にはいる前の高温排ガスの循環
ファンの説明図である。
ファンの説明図である。
１ 加熱炉 ２ 鋼材（スラブ）装入口 ３ 鋼材（スラブ）搬出口 ４ 燃料供給配管 ５ バーナ ６ 燃焼用空気配管（熱交換前） ７ 燃焼用空気配管（熱交換後） ８ 排ガス排出管（熱交換前） ９ 排ガス排出管（熱交換後） １０ 回転式熱交換機 １１ 空気押し込みファン １２ 排ガス誘引ファン １４ 煙突 １５ 燃焼用空気のダイレクトリーク １６ 燃焼用空気のエントレンリーク １７ 排ガスのエントレンリーク １９ 高温循環ファン ａ 燃焼用空気 ｂ 排ガス ｃ 燃料
Claims (1)
- 【請求項１】 回転式熱交換機において、該熱交換機の
円筒部分を軸方向に２分割し、１つ以上の分割された円
筒部分に蓄熱体を固定し、２分割された前記熱交換機の
円筒部分の一方に排ガスを導入し、該排ガスの流れる方
向と対向して前記円筒部分の他方に燃焼用空気を導入
し、前記熱交換機の回転数を１〜１０rpm に変化させ排
ガスを燃焼用空気と熱交換し、熱交換機のエントレンリ
ークにより排ガスの１〜１０％が熱交換後の燃焼用空気
出側へ循環することを特徴とする熱交換方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5101597A JPH06313508A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 熱交換方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5101597A JPH06313508A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 熱交換方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313508A true JPH06313508A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14304800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5101597A Pending JPH06313508A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 熱交換方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06313508A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002003003A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Alstom Power N.V. | Heat exchange method |
| CN101225951B (zh) | 2007-01-17 | 2011-12-28 | 章礼道 | 计算机控制的换热能力可控的回转式空气预热器 |
| JP2012112588A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Chugai Ro Co Ltd | 加熱炉 |
| JP2014119251A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Alstom Technology Ltd | 発電プラント運転における漏れ低減システム |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5101597A patent/JPH06313508A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002003003A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Alstom Power N.V. | Heat exchange method |
| CN101225951B (zh) | 2007-01-17 | 2011-12-28 | 章礼道 | 计算机控制的换热能力可控的回转式空气预热器 |
| JP2012112588A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Chugai Ro Co Ltd | 加熱炉 |
| JP2014119251A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Alstom Technology Ltd | 発電プラント運転における漏れ低減システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010130 |