JPH11182801A - 循環する流動層を有するボイラのための熱交換器システム - Google Patents
循環する流動層を有するボイラのための熱交換器システムInfo
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- JPH11182801A JPH11182801A JP10231032A JP23103298A JPH11182801A JP H11182801 A JPH11182801 A JP H11182801A JP 10231032 A JP10231032 A JP 10231032A JP 23103298 A JP23103298 A JP 23103298A JP H11182801 A JPH11182801 A JP H11182801A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus
- F22B31/08—Installation of heat-exchange apparatus or of means in boilers for heating air supplied for combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
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- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
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- F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
- F22B31/0015—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type
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- F22B31/0069—Systems therefor
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 第二の熱交換器の管のネストすべての流出口
でほぼ一定の温度が得られる熱交換器システムを提供す
る。 【解決手段】 本発明は、第一の熱交換器を備え、この
第一の熱交換器の後に、稠密流動層に配設した第二の熱
交換器が続き、第二の熱交換器は、稠密流動層内に浮遊
する粒子の経路にそって配設した管の複数のネストで構
成される熱交換器システムに関する。前記第二の熱交換
器は、その中心の両側に位置する、少なくとも二つの供
給口を備え、前記供給口はそれぞれ前記第一の熱交換器
の入力流体と出力流体の別個の混合物を受け入れ、それ
によって、前記各ネストと、粒子が稠密流動層に供給さ
れる流入口との間の距離にしたがって、前記各ネストに
供給される該流体の温度が上昇する。
でほぼ一定の温度が得られる熱交換器システムを提供す
る。 【解決手段】 本発明は、第一の熱交換器を備え、この
第一の熱交換器の後に、稠密流動層に配設した第二の熱
交換器が続き、第二の熱交換器は、稠密流動層内に浮遊
する粒子の経路にそって配設した管の複数のネストで構
成される熱交換器システムに関する。前記第二の熱交換
器は、その中心の両側に位置する、少なくとも二つの供
給口を備え、前記供給口はそれぞれ前記第一の熱交換器
の入力流体と出力流体の別個の混合物を受け入れ、それ
によって、前記各ネストと、粒子が稠密流動層に供給さ
れる流入口との間の距離にしたがって、前記各ネストに
供給される該流体の温度が上昇する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、循環する流動層を
有するボイラのための熱交換器システムに関する。
有するボイラのための熱交換器システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなボイラは、図１に図示した以
下の諸要素、すなわち水のエマルジョン（液相および蒸
気相）が循環する垂直なパイプをハース(hearth)の壁部
に備え、前記パイプの基部に供給した水を蒸発させるこ
とによりエマルジョンを生成する、粒子の循環流動層内
で燃料を燃焼させるハースＣと、ハースの上部から放出
される煙道ガスおよび固体粒子をハースの上部にて回収
し、前記煙道ガスおよび固体粒子をそれぞれ対応する異
なる二つのダクトに導く分離部材Ｓ（一般にはサイクロ
ン）と、分離部材ＳのガスダクトＳ１に接続される場合
が多く、例えばエコノマイザ(economizer)、蒸発器、過
熱器、または再過熱器である第一の熱交換器ＥＴ１と、
分離部材Ｓから粒子の供給を受ける稠密流動層ＥＴ２、
すなわち、先ず前記分離部材の粒子ダクトＳ２に接続さ
れ、次にハースＣの底部に接続されている稠密流動層で
あって、第一の熱交換器ＥＴ１の流出口に接続した流入
口を有する第二の熱交換器を含んだ稠密流動層ＥＴ２
（ハースＣで収集した粒子の供給を受ける稠密流動層、
すなわち、先ずハースの抽出ダクトに接続され、続いて
前記ハースの底部に接続されている稠密流動層ＥＴ２Ｂ
を設けることも可能である）とを特に備えている。
下の諸要素、すなわち水のエマルジョン（液相および蒸
気相）が循環する垂直なパイプをハース(hearth)の壁部
に備え、前記パイプの基部に供給した水を蒸発させるこ
とによりエマルジョンを生成する、粒子の循環流動層内
で燃料を燃焼させるハースＣと、ハースの上部から放出
される煙道ガスおよび固体粒子をハースの上部にて回収
し、前記煙道ガスおよび固体粒子をそれぞれ対応する異
なる二つのダクトに導く分離部材Ｓ（一般にはサイクロ
ン）と、分離部材ＳのガスダクトＳ１に接続される場合
が多く、例えばエコノマイザ(economizer)、蒸発器、過
熱器、または再過熱器である第一の熱交換器ＥＴ１と、
分離部材Ｓから粒子の供給を受ける稠密流動層ＥＴ２、
すなわち、先ず前記分離部材の粒子ダクトＳ２に接続さ
れ、次にハースＣの底部に接続されている稠密流動層で
あって、第一の熱交換器ＥＴ１の流出口に接続した流入
口を有する第二の熱交換器を含んだ稠密流動層ＥＴ２
（ハースＣで収集した粒子の供給を受ける稠密流動層、
すなわち、先ずハースの抽出ダクトに接続され、続いて
前記ハースの底部に接続されている稠密流動層ＥＴ２Ｂ
を設けることも可能である）とを特に備えている。
【０００３】一般に、第二の熱交換器は、管の複数のネ
スト(nest)で構成され、各ネストは、一般に垂直な平行
面内に配設した複数の蛇行管を備えている。一般に水蒸
気である冷却流体は、複数のネストの管の内部を循環
し、熱交換器全体は、直方体のケースに収めてある。
スト(nest)で構成され、各ネストは、一般に垂直な平行
面内に配設した複数の蛇行管を備えている。一般に水蒸
気である冷却流体は、複数のネストの管の内部を循環
し、熱交換器全体は、直方体のケースに収めてある。
【０００４】通常、管のネストは、以下のように配設さ
れている。すなわち、ケースのいずれかの壁部から連続
的に開始し、管を蛇行させずに第一のネストを壁部から
任意に隔て、次に管を蛇行させずに第二のネストを第一
のネストから任意に隔てる。第一のネストと第二のネス
トとの間の間隔には、低い壁部または隔壁などの、物理
的分離部を含んでいてもよい。ネストを追加する場合
は、同様に配置する。したがって、最後のネストは、第
一のネストに面した壁部と対向するケースの壁部と、管
が蛇行することなく任意に隔てられている。
れている。すなわち、ケースのいずれかの壁部から連続
的に開始し、管を蛇行させずに第一のネストを壁部から
任意に隔て、次に管を蛇行させずに第二のネストを第一
のネストから任意に隔てる。第一のネストと第二のネス
トとの間の間隔には、低い壁部または隔壁などの、物理
的分離部を含んでいてもよい。ネストを追加する場合
は、同様に配置する。したがって、最後のネストは、第
一のネストに面した壁部と対向するケースの壁部と、管
が蛇行することなく任意に隔てられている。
【０００５】したがって、稠密流動層ＥＴ２に粒子を供
給する供給ダクトは、ケースの壁部または第一のネスト
と前記壁部との間の空き空間に接続される。粒子は、対
向壁部を通って、または最後のネストと前記対向壁部と
の間の空き空間に接続された流出口を通ってハースＣに
戻る。
給する供給ダクトは、ケースの壁部または第一のネスト
と前記壁部との間の空き空間に接続される。粒子は、対
向壁部を通って、または最後のネストと前記対向壁部と
の間の空き空間に接続された流出口を通ってハースＣに
戻る。
【０００６】粒子が激しく混ざりあうと、ケース内部の
温度が一定になる傾向がある。ところが、粒子が前記ケ
ースに供給されたときよりも、粒子によりケースの温度
が低くなるため、あらゆる箇所で温度が必ずしも一定で
なくなる。粒子の流入口に近接している管は、流出口に
近接している管よりも多量の熱を受け取る。
温度が一定になる傾向がある。ところが、粒子が前記ケ
ースに供給されたときよりも、粒子によりケースの温度
が低くなるため、あらゆる箇所で温度が必ずしも一定で
なくなる。粒子の流入口に近接している管は、流出口に
近接している管よりも多量の熱を受け取る。
【０００７】さらに、ボイラの出力が増大する場合、熱
交換器の出力、したがってサイズを大きくする必要があ
る。残念ながら、温度分布は、直方体のケースのサイズ
に直接関係する。したがって、粒子の流入口に配設した
管の第一のネストが発生する水蒸気の温度は、流出口に
配設した管の最後のネストの温度を上回るが、これは望
ましいことではない。
交換器の出力、したがってサイズを大きくする必要があ
る。残念ながら、温度分布は、直方体のケースのサイズ
に直接関係する。したがって、粒子の流入口に配設した
管の第一のネストが発生する水蒸気の温度は、流出口に
配設した管の最後のネストの温度を上回るが、これは望
ましいことではない。
【０００８】さらに、ケースの最高温度にすべての管の
ネストが耐えるようにするのはコストがかかる方法なの
で、このようなことは避ける。したがって、熱交換器に
ある管のネストと同数の型の管のネストを設け、ケース
内の各ネストの位置に対応した作動温度となるように、
各ネストの型の寸法を定める。したがって、製造ライン
がただ一つである場合の多数の利点が失われる。
ネストが耐えるようにするのはコストがかかる方法なの
で、このようなことは避ける。したがって、熱交換器に
ある管のネストと同数の型の管のネストを設け、ケース
内の各ネストの位置に対応した作動温度となるように、
各ネストの型の寸法を定める。したがって、製造ライン
がただ一つである場合の多数の利点が失われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、第二
の熱交換器の管のネストすべての流出口でほぼ一定の温
度が得られる熱交換器システムを提供することである。
の熱交換器の管のネストすべての流出口でほぼ一定の温
度が得られる熱交換器システムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱交換
器システムは、第一の熱交換器を備え、この第一の熱交
換器の後に、稠密流動層に配設した第二の熱交換器が続
き、第二の熱交換器は、稠密流動層内に浮遊する粒子の
経路にそって配設した複数の管のネストで構成される。
さらに、第二の熱交換器は、その中心の両側に位置す
る、少なくとも二つの供給口を備え、前記供給口はそれ
ぞれ前記第一の熱交換器の入力流体と出力流体との別個
の混合物を受け入れ、それによって前記各ネストと、粒
子が稠密流動層に供給される流入口との間の距離にした
がって、前記各ネストに供給される該流体の温度が上昇
する。
器システムは、第一の熱交換器を備え、この第一の熱交
換器の後に、稠密流動層に配設した第二の熱交換器が続
き、第二の熱交換器は、稠密流動層内に浮遊する粒子の
経路にそって配設した複数の管のネストで構成される。
さらに、第二の熱交換器は、その中心の両側に位置す
る、少なくとも二つの供給口を備え、前記供給口はそれ
ぞれ前記第一の熱交換器の入力流体と出力流体との別個
の混合物を受け入れ、それによって前記各ネストと、粒
子が稠密流動層に供給される流入口との間の距離にした
がって、前記各ネストに供給される該流体の温度が上昇
する。
【００１１】したがって、流動層の粒子の温度の差は、
管の様々なネストに供給される流体の温度の差によって
補償される。
管の様々なネストに供給される流体の温度の差によって
補償される。
【００１２】熱的な観点からすると、第二の熱交換器
が、三つ以上の管のネストを備える場合の効果的な方法
は、各ネストに独自の供給口を設けることである。
が、三つ以上の管のネストを備える場合の効果的な方法
は、各ネストに独自の供給口を設けることである。
【００１３】ところが、共通のマニフォールドに複数の
ネストの供給口を接続するようにするのが、コストのか
からない方法である。
ネストの供給口を接続するようにするのが、コストのか
からない方法である。
【００１４】管のネストを、鉛直な平行平面内に配設し
た蛇行管で構成すると有利である。
た蛇行管で構成すると有利である。
【００１５】また、粒子の経路は、前記蛇行管を配設し
た平面に垂直である。
た平面に垂直である。
【００１６】好ましい実施形態では、管のネストがすべ
て同じになるように選択する。
て同じになるように選択する。
【００１７】第一の熱交換器の入力流体と出力流体の混
合物の少なくとも一つを、第一の熱交換器の流入口およ
び流出口に接続した調整弁によって形成すると有利であ
る。
合物の少なくとも一つを、第一の熱交換器の流入口およ
び流出口に接続した調整弁によって形成すると有利であ
る。
【００１８】ところが、第一の熱交換器の入力流体と出
力流体の混合物の少なくとも一つを、第一の熱交換器の
流入口または流出口に接続した調整弁によって形成する
ようにすることも可能である。
力流体の混合物の少なくとも一つを、第一の熱交換器の
流入口または流出口に接続した調整弁によって形成する
ようにすることも可能である。
【００１９】添付の図面を参照し、以下に述べる実施形
態に関する説明を読めば、本発明の詳細が明らかにな
る。
態に関する説明を読めば、本発明の詳細が明らかにな
る。
【００２０】図中、同じ要素には同じ参照符号を付して
ある。
ある。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下の説明では、本発明を理解す
る上で必要なボイラ構成要素についてのみ取り上げ、図
示する。
る上で必要なボイラ構成要素についてのみ取り上げ、図
示する。
【００２２】図２は、外装内の蛇行管によって示される
第一の熱交換器ＥＴ１を示す図である。
第一の熱交換器ＥＴ１を示す図である。
【００２３】この例では、稠密流動層ＥＴ２が、直方体
のケースの形になっている。本明細書では、ケース全体
を第二の熱交換器とみなす。
のケースの形になっている。本明細書では、ケース全体
を第二の熱交換器とみなす。
【００２４】ケースの内部には、三組の蛇行管Ｆ１、F
２、Ｆ３が示してあり、各ネストには三本の蛇行管があ
り、蛇行管は、図の平面に対して垂直な垂直面内に延び
ている。
２、Ｆ３が示してあり、各ネストには三本の蛇行管があ
り、蛇行管は、図の平面に対して垂直な垂直面内に延び
ている。
【００２５】ケースＥＴ２は、蛇行管の平面に平行な、
その壁部の一方にある粒子流入ダクト２Ｅに接続され、
さらに反対側の壁部にある粒子流出ダクト２Ｓに接続し
てある。したがって、この構成では、粒子の流れは、平
均して蛇行管の平面に垂直になっている。
その壁部の一方にある粒子流入ダクト２Ｅに接続され、
さらに反対側の壁部にある粒子流出ダクト２Ｓに接続し
てある。したがって、この構成では、粒子の流れは、平
均して蛇行管の平面に垂直になっている。
【００２６】第一のネストＦ１は、粒子流入口２Ｅに近
接して配設され、第三のネストＦ３は、流出口２Ｓに近
接して配設されている。
接して配設され、第三のネストＦ３は、流出口２Ｓに近
接して配設されている。
【００２７】各ネストＦ１、Ｆ２、Ｆ３には、それぞれ
独自の供給口（流入マニフォールド）Ａ１、Ａ２、Ａ３
があり、すべてのネストに共通な流出マニフォールドＢ
Ｓが設けてある。
独自の供給口（流入マニフォールド）Ａ１、Ａ２、Ａ３
があり、すべてのネストに共通な流出マニフォールドＢ
Ｓが設けてある。
【００２８】管のネストについて、例えば蛇行管の平面
を粒子の流れに平行になるように配設するなど、その他
の配置を選択してもよい。各ネストに、独自の流出マニ
フォールドを設けるようにすることも可能である。
を粒子の流れに平行になるように配設するなど、その他
の配置を選択してもよい。各ネストに、独自の流出マニ
フォールドを設けるようにすることも可能である。
【００２９】各ネストの供給口Ａ１、Ａ２、Ａ３は、二
つの調整弁を介して、第一の熱交換器ＥＴ１の流入口お
よび流出口に接続されている。この弁は、ネストＦ１、
Ｆ２、Ｆ３の流出温度が、ほぼ等しくなるように調整さ
れる。
つの調整弁を介して、第一の熱交換器ＥＴ１の流入口お
よび流出口に接続されている。この弁は、ネストＦ１、
Ｆ２、Ｆ３の流出温度が、ほぼ等しくなるように調整さ
れる。
【００３０】以上が、最大の性能を発揮させる方法であ
るが、第一のネストの供給口Ａ１を第一の熱交換器ＥＴ
１の流入口にのみ接続し、第三のネストの供給口Ａ３を
前記第一の熱交換器ＥＴ１の流出口にのみ接続すること
も同様に可能である。
るが、第一のネストの供給口Ａ１を第一の熱交換器ＥＴ
１の流入口にのみ接続し、第三のネストの供給口Ａ３を
前記第一の熱交換器ＥＴ１の流出口にのみ接続すること
も同様に可能である。
【００３１】同じく、弁のいずれか一方だけをダイアフ
ラムに交換することも可能である。別の実施形態では、
供給口と関連した二つの弁を三ポート弁と交換する。
ラムに交換することも可能である。別の実施形態では、
供給口と関連した二つの弁を三ポート弁と交換する。
【００３２】ネスト当たり一回アクセスを行えるものと
すれば、温度が異なるネストに流体を供給するのに様々
な方法を選択できることは、当業者に十分理解できる。
すれば、温度が異なるネストに流体を供給するのに様々
な方法を選択できることは、当業者に十分理解できる。
【００３３】図２に示す、本発明の変形例では、三つの
ネストすべてについて共通の流入マニフォールドＢＥを
設けている。
ネストすべてについて共通の流入マニフォールドＢＥを
設けている。
【００３４】第一のネストに近接しているマニフォール
ドの端部は、二つの調整弁を介して第一の熱交換器ＥＴ
１の流入口および流出口に接続されているのに対し、第
三のネストに近接する端部は、前記第一の熱交換器ＥＴ
１の流出口に直接接続されている。
ドの端部は、二つの調整弁を介して第一の熱交換器ＥＴ
１の流入口および流出口に接続されているのに対し、第
三のネストに近接する端部は、前記第一の熱交換器ＥＴ
１の流出口に直接接続されている。
【００３５】流入マニフォールドＢＥの供給口は、端部
そのものの位置にこないように、ずらしてもよい。問題
なのは、流入マニフォールドの中心の両側に位置し、十
分に離間した二つの供給口がなければならない点であ
る。
そのものの位置にこないように、ずらしてもよい。問題
なのは、流入マニフォールドの中心の両側に位置し、十
分に離間した二つの供給口がなければならない点であ
る。
【００３６】さらに、本発明を実施する場合に利用でき
る様々な選択肢について上に述べたことは、本例にも当
てはまる。
る様々な選択肢について上に述べたことは、本例にも当
てはまる。
【００３７】同様に、流入マニフォールドＢＥのほぼ中
央に供給口を追加することも可能であり、この供給口
は、第一の熱交換器ＥＴ１の流入口および流出口からく
る流体の混合物を受ける。
央に供給口を追加することも可能であり、この供給口
は、第一の熱交換器ＥＴ１の流入口および流出口からく
る流体の混合物を受ける。
【００３８】したがって、本発明によれば、静的調整部
材または調節された調整部材を使用して、様々なネスト
の流出口で、温度がほぼ同じ水蒸気または蒸気を得るこ
とができる。
材または調節された調整部材を使用して、様々なネスト
の流出口で、温度がほぼ同じ水蒸気または蒸気を得るこ
とができる。
【００３９】管のネストが二つある場合、または四つ以
上ある場合、本発明が適用可能であることは当然であ
る。
上ある場合、本発明が適用可能であることは当然であ
る。
【００４０】また、いずれかの構成要素が、稠密流動層
ＥＴ２と分離部材Ｓの粒子ダクトＳ２との間（または、
稠密流動層ＥＴ２Ｂに、前記ハースで収集した粒子が供
給されるときは、稠密流動層ＥＴ２ＢとハースＣの抽出
ダクトとの間）に配設されている場合も、本発明は適用
可能である。したがって、本発明は、上記の実施形態に
限定されることなく、多数の様々な方法、例えば、いず
れかの手段を同等な手段と交換することにより実施する
こともできる。
ＥＴ２と分離部材Ｓの粒子ダクトＳ２との間（または、
稠密流動層ＥＴ２Ｂに、前記ハースで収集した粒子が供
給されるときは、稠密流動層ＥＴ２ＢとハースＣの抽出
ダクトとの間）に配設されている場合も、本発明は適用
可能である。したがって、本発明は、上記の実施形態に
限定されることなく、多数の様々な方法、例えば、いず
れかの手段を同等な手段と交換することにより実施する
こともできる。
【図１】本発明を適用することができるボイラの線図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第一の実施形態である。
【図３】本発明の変形例を示す図である。
ＥＴ１ 第一の熱交換器 ＥＴ２ 稠密流動層 Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ 蛇行管のネスト Ａ１、Ａ２、Ａ３ 供給口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスチヤン・エノ フランス国、92260・フオントネー・オ・ ローズ、リユ・ブシコ・91
Claims (8)
- 【請求項１】 第一の熱交換器を備え、この第一の熱交
換器の後に、稠密流動層に配設した第二の熱交換器が続
き、第二の熱交換器が、稠密流動層内に浮遊する粒子の
経路にそって配設した管の複数のネストで構成される熱
交換器システムであって、第二の熱交換器は、その中心
の両側に位置する、少なくとも二つの供給口を備え、前
記供給口はそれぞれ前記第一の熱交換器の入力流体と出
力流体との別個の混合物を受け入れ、それによって、前
記各ネストと粒子が稠密流動層に供給される流入口との
間の距離にしたがって、前記各ネストに供給される該流
体の温度が上昇する熱交換器システム。 - 【請求項２】 前記第二の熱交換器が、三つ以上のネス
トを備え、各ネストが独自の供給口を備えることを特徴
とする請求項１に記載のシステム。 - 【請求項３】 前記ネストの供給口が、共通のマニフォ
ールドに接続されていることを特徴とする請求項１に記
載のシステム。 - 【請求項４】 前記ネストが、鉛直な平行面内に配設し
た蛇行管で構成されることを特徴とする請求項１に記載
のシステム。 - 【請求項５】 粒子の経路が、前記蛇行管を配設した平
面に対して垂直であることを特徴とする請求項４に記載
のシステム。 - 【請求項６】 前記ネストが同一であることを特徴とす
る請求項１に記載のシステム。 - 【請求項７】 第一の熱交換器の入力流体と出力流体の
前記混合物の少なくとも一つが、前記第一の熱交換器の
流入口および流出口に接続した調整弁によって形成され
ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 【請求項８】 第一の熱交換器の入力流体と出力流体の
前記混合物の少なくとも一つが、前記第一の熱交換器の
流入口または流出口に接続した調整弁によって形成され
ることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
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|---|---|---|---|
| FR9710426A FR2767380B1 (fr) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | Dispositif d'echange thermique pour une chaudiere a lit fluidise circulant |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11182801A true JPH11182801A (ja) | 1999-07-06 |
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