JPS5936196B2 - 熱交換・接触反応装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器と接触反応器とを兼用する熱交換・
接触反応装置に関するものである。

近年省エネルギの必要性に鑑み、鉄鋼業、プロセス工業
などにおける高温廃ガスの熱利用などの計画が進められ
つつあるが、これ等の廃ガスは多くの場合各種の不純物
を多量に含有しているため、熱交換器の伝熱面に塵埃や
スケールが付着し、よごれによる伝熱性能の低下を免れ
なかった。

さらに、従来、廃ガス処理装置を熱交換器と別途に設置
する場合には例えば乾式アンモニア接触還元法等による
処理装置にも廃ガスの塵埃やスケールが付着し、その」
−１燃焼廃カス中に含まれるＳＯ３などは触媒部分の通
過後の未反応アンモニアと反応し硫酸アンモニウム、ま
たは酸性硫酸アンモニウムを生成し、熱交換器の伝熱表
面や触媒部へ付着し、伝熱性能や触媒性能の低下と圧力
損失の増大を起し、多大の悪影響を及ぼすなどの欠点が
あった。

本発明は最も普偏的に使用される多管式熱交換器に於て
、伝熱管、側板、バッフルプレートなどの一次流体流路
内面の少なくとも一部に脱硝用触媒などの接触反応触媒
を形成し、熱交換と同時に脱硝などの処理を同一装置内
において行い、かつ多管式熱交換器の外套内に固体粒子
を一定量充填保持せしめると共に外套を水平に回転せし
めて固体粒子のタンプリング作用に基づく洗浄効果によ
り、伝熱管外側、側板、バッフルプレートなどの触媒部
に付着した汚れを完全に除去せしめて触媒機能及び伝熱
効率がそこなわれることを防き、かつ機器を一体となし
て設置スペースを大幅に減少せしめ得る熱交換・接触反
応装置を提供することを目的とするものである。

本発明は二枚の側板の間に配置された多数の伝熱管と、
前記側板の外側に設けられた端室と、前記伝熱管群を囲
む外套とより成り、前記伝熱管の内部を二次流体流路と
なし、該伝熱管の外側の前記外套内部を一次流体流路と
なした熱交換体を、前記外套の中心軸をほぼ水平の回転
中心軸として回転可能に支承し、前記−次流体流路の内
面の少なくとも一部に接触反応触媒を設けた触媒部を備
え、かつ前記−次流体流路中に所定量の固体粒子が収容
されていることを特徴とする熱交換・接触反応装置であ
る。

本発明を実施例につき図面を用いて説明すれば、１は中
空軸で軸受２，３によって回転可能に支えられスプロケ
ットホイル４により回転１駆動される。

端室として５，６の環状の氷室が設けられ、放射状に複
数本設けられた連通路７，８により中空軸１の内部と連
通している。

連通路７，８は水室５゜６を中空軸１のまわりに間隔を
離して支える支柱の役もなしている。

水室５と６との間には軸に平行に多数の水管９が伝熱管
として配設されている。

水管９の外側及び水室５，６の外側は外套としてグラス
ウールなとで形成された断熱層１０で囲みその外を鋼板
でおおってシェルを形成している。

中空軸１の一端は二次流体人口１１、他端は二次流体出
口１２を備え、中空軸１の中には仕切板１４が設けられ
、人口側中空軸１５と出口側中空軸１７とに分けられて
いる。

出口側中空軸１７の外側には一次流体入口１８を有する
入「」ケーシング１９が設けられ、入口側中空軸１５の
外側には一次流体出口２０を有する出口ケーシング２１
が設けられている。

二次流体出口１２、入口ケーシング１９、出口ケーシン
グ２１は地面に対し固定されているので回転部分との間
にシール２２，２３，２４，２５゜２６を備えている。

二次流体人口１１は回転ジヨイントとなっている。

２７はバッフルプレートである。

２９は側板、３０はアンモニア供給管である。

さらに、水管９の外側の一次流体流路の内面には、例え
ば脱硝用としてはアルミナＴｉＯ７などに担持されたバ
ナジウム、モリブデン、タングステンなどの触媒を一体
的に形成した触媒部が設けられる。

触媒部の場所としてはバッフルプレート２７の表面、側
板２９の内面、中空軸１の表面又は水管９の表面の何れ
か、又はこれらを組み合わせた場所に設けられる。

またこの一次流体流路中には砂などの固体粒子が所定量
装填されている。

運転に当たっては、一次流体入口１８に高温の排ガスな
どの一次流体を導入し、二次流体人口１１に比較的低温
の水又は蒸気などの二次流体を導入すれば、二次流体は
人Ｌ」細巾空軸１５、連通路７、水室５を経て水管９を
通りさらに水室６、連通路８、出し」細巾空軸１７を経
て二次流体出口に至る。

一次流体は一次流体入口１８、入口ケーシング１９を通
りシェルの中に入りバッフルプレート２７により迂回し
ながら水管９の外面に接触し水管９の内部の二次流体を
加熱し、さらに出口ケーシング２１に入り一次流体出口
より次工程に導かれる。

また、上記の伝熱による廃熱回収作用と同時に、廃ガス
中のＮＯｘが、アンモニア供給管３０にて供給されたＮ
Ｈ３と共に前記触媒により反応が促進されて脱硝が行な
われる。

しかして、これらの作用が行なわれるに従い、燃焼廃ガ
ス中のダスト、スケール、未反応アンモニアによる生成
物が水管９、側板２９、バッフルプレート２７などの表
面に付着し１．伝熱効率の低下を招き、また触媒部に付
着すれば触媒機能を損じて脱硝などの接触反応を阻害す
る。

従ってこのような付着物がある程度付着した時に、スプ
ロケットホイル４に回転力を与えて熱交換体全体を回転
せしめれば内部に収容されている砂などの固体粒子のタ
ンプリング作用により、付着物が除去されて伝熱面及び
触媒面が再び清浄化され、高い効率で伝熱及び接触反応
を行なうことができる。

この清浄作業は運転中でも停止中でも行なうことができ
る。

上記は脱硝の場合の例を示したが、そのほかＳＯ２から
８０３を製造する場合など、いわゆるダーティガスと称
されるガスより廃熱を回収し同時に接触反応により処理
を行なう場合に広く適用できる。

本発明は二枚の側板の間に配置された多数の伝熱管と、
前記側板の外側に設けられた端室と、前記伝熱管群を囲
む外套とより成り、前記伝熱管の内部を二次流体流路と
なし、該伝熱管の外側の前記外套内部を一次流体流路と
なした熱交換体を、前記外套の中心軸をほぼ水平の回転
中心軸として回転可能に支承し、前記−次流体流路の内
面の少なくとも一部に接触反応触媒を設けた触媒部を備
え、かつ前記−次流体流路中に所定量の固体粒子が収容
されていることにより、接触反応器と熱交換器とを一体
に構成することができて、設備の構造も極めて簡単とな
り、設置スペースも小とすることができ、特に伝熱面及
び触媒活性面への付着物を容易に除去することができ常
に良好な伝熱効率を保ち、かつ活発な接触反応を維持す
ることができ、性能の高い保守の容易な熱交換・接触反
応装置を提供することができ実用上、エネルギー同収上
、公害防止上極めて犬なる効率を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す縦断面図である。 １・・・・・・中空軸、２・・・・・・軸受、３・・・
・・・軸受、４・・・・・・スプロケットホイル、５・
・・・・・水室、６・・・・・・水室、７・・・・・・
連通路、８・・・・・・連通路、９・・・・・・水管、
１０・・・・・・断熱層、１１・・・・・・二次流体入
口、１２・・・・・・二次流体出口、１４・・・・・・
仕切板、１５・・・−・・入口側中空軸、１７・・・・
・・出［」細巾空軸、１８・・・・・・一次流体入口、
１９・・・・・・人口ケーシング、２０・・・・・・一
次流体出口、２１・・・・・・出口ケーシング、２２・
・・・・・シール、２３・・・・・・シール、２４・・
・・・ツール、２５・・・・・・シール、２６・・・・
・ツール、２７・・・・・・バッフルプレート、２９・
・・・・・側板、３０・・・・・・アンモニア供給管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 二枚の側板の間に配置された多数の伝熱管と、前記
   側板の外側に設けられた端室と、前記伝熱管群を囲む外
   套とより成り、前記伝熱管の内部を二次流体流路となし
   、該伝熱管の外側の前記外套内部を一次流体流路となし
   た熱交換体を、前記外套の中心軸をほぼ水平の回転中心
   軸として回転可能に支承し、前記−次流体流路の内面の
   少なくとも一部に接触反応触媒を設けた触媒部を備え、
   かつ前記−次流体流路中に所定量の固体粒子が収容され
   ていることを特徴とする熱交換・接触反応装置。 ２ 前記−次流体流路中に、前記伝熱管とほぼ直角に配
   備され、流体流れをジグザグ状とするバッフ ／Ｌ／フ
   レ＝ ｌ−を備え、該パンフルプレー１・にＭｊＴ 記
   触媒部を設けた特許請求の範囲第１項罷載の装置。 ３ 前記触媒部が前記側板の内面に設けられている特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。 ４ 前記触媒部が前記伝熱管の外面に設けられている特
   許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の装置。 ５ 前記触媒がアルミナ又はＴｌＯ２に担持されたバナ
   ジウム、モリブデン又はタングステンの・うち少なくと
   も何れか一種の触媒である特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項又は第４項記載の装置。