JPH1172202A - 横置き型熱交換器 - Google Patents
横置き型熱交換器Info
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- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 11
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- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
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- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 240000004050 Pentaglottis sempervirens Species 0.000 description 2
- 235000004522 Pentaglottis sempervirens Nutrition 0.000 description 2
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- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
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-
- 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
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
-
- 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
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
- F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボイラにおけるフィン付きチューブを用いた
横置き型の熱交換器において、側壁側に配置する伝熱管
に工夫を凝らすことにより、摩耗減肉や噴破等の心配の
ないようにしたものを提供することを課題とする 【解決手段】 ボイラ側壁の熱交換チューブの上部に偏
流防止板を設け、また、熱交換チューブは側壁側の数パ
ネルをベアチューブ、中央寄りをフィン付きチューブで
構成し、かつ、ベアチューブの隣接する相互の間隔はガ
ス流れ抵抗がフィン付きチューブ部と同等またはそれ以
上になるように狭く配列して横置き型熱交換器を構成す
ることにより、アッシュエロージョン、そしてチューブ
減肉等の発生を防止するようにした。
横置き型の熱交換器において、側壁側に配置する伝熱管
に工夫を凝らすことにより、摩耗減肉や噴破等の心配の
ないようにしたものを提供することを課題とする 【解決手段】 ボイラ側壁の熱交換チューブの上部に偏
流防止板を設け、また、熱交換チューブは側壁側の数パ
ネルをベアチューブ、中央寄りをフィン付きチューブで
構成し、かつ、ベアチューブの隣接する相互の間隔はガ
ス流れ抵抗がフィン付きチューブ部と同等またはそれ以
上になるように狭く配列して横置き型熱交換器を構成す
ることにより、アッシュエロージョン、そしてチューブ
減肉等の発生を防止するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラにおけるフ
ィン付きチューブを用いた横置き型の熱交換器に関する
ものである。
ィン付きチューブを用いた横置き型の熱交換器に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図３および図４に基づいて従来のこの種
装置について説明する。なお、図３は一般的な横置き型
熱交換器のフィン付きチューブの鳥瞰図であり，また図
４は従来の横置き型型熱交換器の要部をボイラ正面から
見た断面図である。
装置について説明する。なお、図３は一般的な横置き型
熱交換器のフィン付きチューブの鳥瞰図であり，また図
４は従来の横置き型型熱交換器の要部をボイラ正面から
見た断面図である。
【０００３】石炭焚ボイラにおいては、燃焼ガスに巻き
込まれた石炭灰により、粉体摩耗、すなわち、アッシュ
エロージョンが生じる。
込まれた石炭灰により、粉体摩耗、すなわち、アッシュ
エロージョンが生じる。
【０００４】他方、現在建設されているボイラには、伝
熱面積を増し、しかも全体の建設コストを抑えるために
図３に示すようなフィン付き伝熱管（フィン付きチュー
ブ）を用いた横置き型熱交換器を採用することが多い。
熱面積を増し、しかも全体の建設コストを抑えるために
図３に示すようなフィン付き伝熱管（フィン付きチュー
ブ）を用いた横置き型熱交換器を採用することが多い。
【０００５】この横置き型で、かつフィン付きチューブ
を備えた熱交換器は、ボイラ側壁寄りの一部の断面を拡
大して図４に示すと、同ボイラ側壁寄りで上下方向に延
びて配設された側壁管１から中央部に亘って互いに一定
間隔離して多数のフィン付きチューブ３を配置して構成
されている。
を備えた熱交換器は、ボイラ側壁寄りの一部の断面を拡
大して図４に示すと、同ボイラ側壁寄りで上下方向に延
びて配設された側壁管１から中央部に亘って互いに一定
間隔離して多数のフィン付きチューブ３を配置して構成
されている。
【０００６】一般にこの種横置き型熱交換器では、ガス
流れ方向Ａで示す様に流れてくる燃焼ガスは、側壁側の
流れａと中央寄りの流れｂに分かれ、前者の側壁側の流
れａは流れの抵抗が小さい側壁面に沿って過剰に流れる
ことになる。
流れ方向Ａで示す様に流れてくる燃焼ガスは、側壁側の
流れａと中央寄りの流れｂに分かれ、前者の側壁側の流
れａは流れの抵抗が小さい側壁面に沿って過剰に流れる
ことになる。
【０００７】これに伴って生じるエレメント全体の伝熱
効率の低下や、側壁管の急激なアッシュエロージョンを
防ぐために，同側壁側のフィン付きチューブ３上方に水
平方向に張り出した偏流防止板２を設置している。
効率の低下や、側壁管の急激なアッシュエロージョンを
防ぐために，同側壁側のフィン付きチューブ３上方に水
平方向に張り出した偏流防止板２を設置している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この側壁側の
流れａは偏流防止板２を巻き込むガス流れとなり、流速
が極めて速い部分がボイラ側壁より数パネルの領域で発
生する。しかも、このガス流れは流速が速い上に障害物
に乱されて熱交換チューブに対して軸方向に入射するい
わゆる斜向流となることが多い。
流れａは偏流防止板２を巻き込むガス流れとなり、流速
が極めて速い部分がボイラ側壁より数パネルの領域で発
生する。しかも、このガス流れは流速が速い上に障害物
に乱されて熱交換チューブに対して軸方向に入射するい
わゆる斜向流となることが多い。
【０００９】フィン付きチューブは、その形状による理
由から、この高速な斜向流に対しては非常に弱く、アッ
シュエロージョンを発生し、更には減肉が生じ易いもの
である。
由から、この高速な斜向流に対しては非常に弱く、アッ
シュエロージョンを発生し、更には減肉が生じ易いもの
である。
【００１０】すなわち、前記した従来の石炭焚ボイラで
は、そのほとんどのものが横置き型の熱交換器である
が、この主要部であるフィン付きチューブ３は一般にそ
の形状からアッシュエロージョンに対して弱く、特に過
剰な流れに曝される側壁側に配置したフィン付きチュー
ブ３では、摩耗減肉や噴破が生じる可能性がより高いと
いう問題がある。
は、そのほとんどのものが横置き型の熱交換器である
が、この主要部であるフィン付きチューブ３は一般にそ
の形状からアッシュエロージョンに対して弱く、特に過
剰な流れに曝される側壁側に配置したフィン付きチュー
ブ３では、摩耗減肉や噴破が生じる可能性がより高いと
いう問題がある。
【００１１】本発明は、このような従来のものにおける
問題点を解消し、側壁側に配置する伝熱管に工夫を凝ら
すことにより、摩耗減肉や噴破等の心配のないようにし
た横置き型熱交換器を提供することを課題とするもので
ある。
問題点を解消し、側壁側に配置する伝熱管に工夫を凝ら
すことにより、摩耗減肉や噴破等の心配のないようにし
た横置き型熱交換器を提供することを課題とするもので
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決すべくなされたもので、ボイラ側壁の熱交換チュ
ーブの上部に偏流防止板を設けると共に、同熱交換チュ
ーブは側壁側の数パネルをベアチューブ、中央部をフィ
ン付きチューブで構成し、同ベアチューブの隣接する相
互の間隔はガス流れ抵抗がフィン付きチューブ部と同等
またはそれ以上になるように狭くした横置き型熱交換器
を提供するものである。
を解決すべくなされたもので、ボイラ側壁の熱交換チュ
ーブの上部に偏流防止板を設けると共に、同熱交換チュ
ーブは側壁側の数パネルをベアチューブ、中央部をフィ
ン付きチューブで構成し、同ベアチューブの隣接する相
互の間隔はガス流れ抵抗がフィン付きチューブ部と同等
またはそれ以上になるように狭くした横置き型熱交換器
を提供するものである。
【００１３】すなわち，側壁側の数パネルに亘って伝熱
チューブをベアチューブとし、かつガス流れ抵抗がフィ
ン付きチューブと同等かまたはそれ以上になるように隣
接するベアチューブ相互間でその間隔を狭くしているの
で、必要以上のガス流れの集中を起こさず、斜向流に対
しても強いベアチューブ本来の性状と相俟って、アッシ
ュエロージョン、そしてチューブ減肉等の発生を防止す
ることができ、寿命の長い伝熱管を得ることが出来るも
のである。
チューブをベアチューブとし、かつガス流れ抵抗がフィ
ン付きチューブと同等かまたはそれ以上になるように隣
接するベアチューブ相互間でその間隔を狭くしているの
で、必要以上のガス流れの集中を起こさず、斜向流に対
しても強いベアチューブ本来の性状と相俟って、アッシ
ュエロージョン、そしてチューブ減肉等の発生を防止す
ることができ、寿命の長い伝熱管を得ることが出来るも
のである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１およ
び図２に基づいて説明する。
び図２に基づいて説明する。
【００１５】図１は横置型熱交換器の要部をボイラ正面
から見た断面図、図２はベアチューブ（裸管）のアッシ
ュエロージョン傾向をフィン付きチューブ（フィン付
管）のそれと対比して示すものである。
から見た断面図、図２はベアチューブ（裸管）のアッシ
ュエロージョン傾向をフィン付きチューブ（フィン付
管）のそれと対比して示すものである。
【００１６】なお、本実施に形態において前記従来のも
のと同一の部位については同一の符号を採用して図面中
にこれを付して示し、重複する説明は省略する。
のと同一の部位については同一の符号を採用して図面中
にこれを付して示し、重複する説明は省略する。
【００１７】本実施の形態は前記従来のものと全般的な
構成は似ているが，ボイラ両サイドより数パネル（数
本）をフィンの付いていない裸管、即ちベアチューブ４
で構成し、かつ、その部分のパネルの間隔（チューブ間
隔）を中央側に配置したフィン付きチューブ３のチュー
ブ間隔より狭くした点において両者は相違している。
構成は似ているが，ボイラ両サイドより数パネル（数
本）をフィンの付いていない裸管、即ちベアチューブ４
で構成し、かつ、その部分のパネルの間隔（チューブ間
隔）を中央側に配置したフィン付きチューブ３のチュー
ブ間隔より狭くした点において両者は相違している。
【００１８】すなわち、ベアチューブ４は高速な斜向流
に対して耐性が高いので、本実施の形態ではこれを側壁
側から数パネルに亘って配置している。
に対して耐性が高いので、本実施の形態ではこれを側壁
側から数パネルに亘って配置している。
【００１９】しかし、一般にベアチューブ４は同径のフ
ィン付きチューブ３に比較してガス流れ抵抗が小さく、
これをフィン付きチューブ３と同じ間隔で配置した場合
には、ベアチューブ４の方にガス流れが集中し、別途、
伝熱性能面での障害やベアチューブ４および側壁管部分
でのアッシュエロージョンによる減肉などが生じるおそ
れがある。
ィン付きチューブ３に比較してガス流れ抵抗が小さく、
これをフィン付きチューブ３と同じ間隔で配置した場合
には、ベアチューブ４の方にガス流れが集中し、別途、
伝熱性能面での障害やベアチューブ４および側壁管部分
でのアッシュエロージョンによる減肉などが生じるおそ
れがある。
【００２０】そのため、本実施の形態においては前記し
たようにフィン付きチューブ３の位置におけるガス流れ
抵抗を比較対象とし、同フィン付きチューブ３のガス流
れ抵抗と同等かもしくはそれ以上の抵抗となる様な間隔
にこのフィン付きチューブ３を配置することにより、側
壁側にガス流れが集中することもなく、斜向流に対する
ベアチューブ４の強さと相俟ってこの部位でのアッシュ
エロージョンの発生を防止するものである。
たようにフィン付きチューブ３の位置におけるガス流れ
抵抗を比較対象とし、同フィン付きチューブ３のガス流
れ抵抗と同等かもしくはそれ以上の抵抗となる様な間隔
にこのフィン付きチューブ３を配置することにより、側
壁側にガス流れが集中することもなく、斜向流に対する
ベアチューブ４の強さと相俟ってこの部位でのアッシュ
エロージョンの発生を防止するものである。
【００２１】なお、発明者等は本実施の形態のものによ
り、灰濃度：５０g/Nm3 、ガス流速：３０m/s 、運転時
間：６４hrの条件下で、伝熱管の摩耗量を確認する実験
を行い、これと同一条件による従来装置での実験結果と
対比して図２に示す結果を得た。
り、灰濃度：５０g/Nm3 、ガス流速：３０m/s 、運転時
間：６４hrの条件下で、伝熱管の摩耗量を確認する実験
を行い、これと同一条件による従来装置での実験結果と
対比して図２に示す結果を得た。
【００２２】すなわち、図２では、縦軸に伝熱管の摩耗
量をとり、また、横軸に伝熱管エレメントへのガス入射
面からの段数をとって、黒塗り丸印でプロットした本実
施の形態の裸管（ベアチューブ）による変化状況、及び
白抜き丸印でプロットした従来のフィン付き管（フィン
付きチューブ）による変化状況を、斜向流（破線）、直
向流（実線）それぞれの場合に分けて示している。
量をとり、また、横軸に伝熱管エレメントへのガス入射
面からの段数をとって、黒塗り丸印でプロットした本実
施の形態の裸管（ベアチューブ）による変化状況、及び
白抜き丸印でプロットした従来のフィン付き管（フィン
付きチューブ）による変化状況を、斜向流（破線）、直
向流（実線）それぞれの場合に分けて示している。
【００２３】この結果の示すとおり、本実施の形態は斜
向流に対して耐摩耗性が高く、従来のものの約半分以下
の摩耗しか発生しないこと、換言すれば約２倍以上の寿
命を確保することが出来ることが明らかとなった。
向流に対して耐摩耗性が高く、従来のものの約半分以下
の摩耗しか発生しないこと、換言すれば約２倍以上の寿
命を確保することが出来ることが明らかとなった。
【００２４】なお、ガス流れが直向流の場合において
は、本実施の形態のベアチューブ４でも、また、従来装
置のフィン付きチューブ３でも、段数によっては多少の
差は有るものの、全体的には両者大差ないという結果を
示している。
は、本実施の形態のベアチューブ４でも、また、従来装
置のフィン付きチューブ３でも、段数によっては多少の
差は有るものの、全体的には両者大差ないという結果を
示している。
【００２５】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】以上本発明によれば、ボイラ側壁の熱交
換チューブの上部に偏流防止板を設けると共に、同熱交
換チューブは側壁側の数パネルをベアチューブ、中央部
をフィン付きチューブで構成し、同ベアチューブの隣接
する相互の間隔はガス流れ抵抗がフィン付きチューブ部
と同等またはそれ以上になるように狭くして横置き型熱
交換器を構成しているので、この側壁側に配置し、かつ
ガス流れ抵抗がフィン付きチューブと同等またはそれ以
上になるように隣接するベアチューブ相互間でその間隔
を狭くしたベアチューブにより、ガス流れを側壁側へ必
要以上に集中させることなく、かつ、斜向流に対して強
いベアチューブの特性と相俟って、アッシュエロージョ
ン、そしてチューブ減肉等の発生を防止することがで
き、寿命の長い伝熱管を得ることが出来るものである。
換チューブの上部に偏流防止板を設けると共に、同熱交
換チューブは側壁側の数パネルをベアチューブ、中央部
をフィン付きチューブで構成し、同ベアチューブの隣接
する相互の間隔はガス流れ抵抗がフィン付きチューブ部
と同等またはそれ以上になるように狭くして横置き型熱
交換器を構成しているので、この側壁側に配置し、かつ
ガス流れ抵抗がフィン付きチューブと同等またはそれ以
上になるように隣接するベアチューブ相互間でその間隔
を狭くしたベアチューブにより、ガス流れを側壁側へ必
要以上に集中させることなく、かつ、斜向流に対して強
いベアチューブの特性と相俟って、アッシュエロージョ
ン、そしてチューブ減肉等の発生を防止することがで
き、寿命の長い伝熱管を得ることが出来るものである。
【図１】本発明の実施の一形態に係る横置型熱交換器の
要部をボイラ正面から示す断面図である。
要部をボイラ正面から示す断面図である。
【図２】ベアチューブとフィン付きチューブにおけるア
ッシュエロージョンの傾向を対比して示す説明図であ
る。
ッシュエロージョンの傾向を対比して示す説明図であ
る。
【図３】一般的な横置き型熱交換器のフィン付きチュー
ブの鳥瞰図である。
ブの鳥瞰図である。
【図４】従来の横置き型型熱交換器の要部をボイラ正面
から見た断面図である。
から見た断面図である。
１ 側壁管 ２ 偏流防止板 ３ フィン付きチューブ ４ ベアチューブ４ Ａ ガス流れ方向 ａ 側壁側の流れ ｂ 中央寄りの流れ
Claims (1)
- 【請求項１】 ボイラ側壁の熱交換チューブの上部に偏
流防止板を設けると共に、同熱交換チューブは側壁側の
数パネルをベアチューブ、中央部をフィン付きチューブ
で構成し、同ベアチューブの隣接する相互の間隔はガス
流れ抵抗がフィン付きチューブ部と同等またはそれ以上
になるように狭くしたことを特徴とする横置き型熱交換
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23406197A JP3848750B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 横置き型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23406197A JP3848750B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 横置き型熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1172202A true JPH1172202A (ja) | 1999-03-16 |
| JP3848750B2 JP3848750B2 (ja) | 2006-11-22 |
Family
ID=16964984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23406197A Expired - Fee Related JP3848750B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 横置き型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3848750B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101776415B (zh) | 2010-01-15 | 2012-01-18 | 清华大学 | 一种锅炉的复合清灰防磨装置 |
| US9400102B2 (en) | 2009-03-18 | 2016-07-26 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Heat exchanger including flow regulating plates |
| WO2018123209A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 三菱重工業株式会社 | 熱交換器及び船舶 |
-
1997
- 1997-08-29 JP JP23406197A patent/JP3848750B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9400102B2 (en) | 2009-03-18 | 2016-07-26 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Heat exchanger including flow regulating plates |
| CN101776415B (zh) | 2010-01-15 | 2012-01-18 | 清华大学 | 一种锅炉的复合清灰防磨装置 |
| WO2018123209A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 三菱重工業株式会社 | 熱交換器及び船舶 |
| JP2018109464A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | 三菱重工業株式会社 | 熱交換器及び船舶 |
| CN110088554A (zh) * | 2016-12-28 | 2019-08-02 | 三菱重工业株式会社 | 热交换器及船舶 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3848750B2 (ja) | 2006-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Effective date: 20040210 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
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