JPS6023860B2 - 高温反応用炉用の熱伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、反応炉から来る一次ガスの高温を二次ガスに
熱伝達する第１の伝熱面を有し、かつ蒸気を生成しかつ
場合によっては過熱するため、一次ガスにさらされる第
２の伝熱面を有しており、その場合第１の伝熱面はジャ
ケットにより囲まれた有底管の東から、すなわち中に入
れられた夫々１個の内管を有する、相互平行の、管プレ
ートに終っている有底管の東から成っており、かつ二次
ガスは先ず平行に、有底管と、関連した内管との間に夫
々形成された環室を通りかつ続いて内管を通って流れ、
これに対し一次ガスは有底管の東と同軸のかつジャケッ
トに接続された導管を経て第１の伝熱面に流れるように
なる、高温反応炉用の熱伝達装置に関する。

公知のこの種の熱伝達装置においては第２の伝熱面は第
１の伝熱面を囲んでいるジャケットの回り‘こ配置され
ている。

この配置は第２の伝熱面の内側と外側を囲んでいる限界
壁に対して周囲方向に大なる長さが生ずるという短所を
有する。かかる限界壁は第２の伝熱面を回流する一次ガ
スに対し常にある種の不安定を形成し、この不安定性は
一次ガス流の内部に不均等の温度分布を招くことがある
。本発明は第２の伝熱面を囲んでいる限界壁の、周囲方
向に測定した長さが全体的に短縮されるように、頭初に
述べた熱伝達装置を改良する課題を基調とする。

この課題は、給入導管は漏斗状の拡張部を経てジャケッ
トと同軸に連結されていることと、管プレートには距離
をおいてジャケットを囲んだ、給入導管の範囲にまで達
しているシェルが備えられていること、かつ第２の伝熱
面は給入導管とシェルとの間の環室内に収められている
ことによって解決される。

すなわち新しい熱伝達装置においては、一次ガスを第１
の伝熱面に導く導管の直径はこの伝熱面を囲んでいるジ
ャケットの直径よりも小である。

これによって管プレートに取り付けられたシェルと関連
して、このシェルと給入導管との間にあってかつ第２の
伝熱面を収めるのに十分大なる空域を作ることが可能と
なる。これによって、第２の伝熱面を限定する外壁の、
すなわちシェルの、周囲方向に測定した長さは第１の伝
熱面を囲んでいるシェルの相応する長さよりも著しく大
ではない。そのほぼ外内壁内の、周囲方向に測定した長
さは著しく一約半分だけ一短かくなる。一次ガスの流動
中の不安定およびそれと共に不均等な温度分布の発生は
全体的に減少される。この温度ブロフィルの均衡の効果
は、シェルと漏斗状の拡張部との間に一次ガスの流動方
向にディフューザ状に拡張する空域が生じ、この空域は
一次ガスや第２の伝熱面を回流する前に一次ガスの流動
に有利に作用することによってなお支援される。第２の
伝熱面の外方を区切っている壁の比較的小なる直径は、
熱伝達装置がコンクリート圧力容器の空洞の中に収めら
れている場合に特に有利である。すなわちこれによって
全圧力容器を比較的小に構造することができるからであ
る。この場合には空洞を閉鎖するカバーもづ・となり、
これによって構造の点で費用節減的に作用するのみなら
ず熱伝達装置の保守作業も容易となる。第１と第２の伝
熱面が反応炉を含んでいるコンクリート圧力容器内のシ
リンダー状の空洞の中に収められている、本発明による
熱伝達装置の有利な実施型によれば、シェルと空洞壁と
の間に環隙が形成され、この環隙は反応炉に帰流する一
次ガス流から分岐された部分流が貫流する。

そのほか管プレートは冷却ダクトを備え、冷却ダクトの
入口側は環険と連絡しかつ出口側は有底管の束がある空
域の中に閉口している。この形成によると、空洞のコン
クリート壁を比較的低い温度レベルに保持する外、有底
管が接続されている管プレートを有効に冷却することが
可能となる。以下図面により本発明の実施型を詳述する
。

コンクリート圧力容器１の中には垂直の軸線を有する大
体においてシリンダー状の空洞３が形成されている。空
洞３は内張プレート２でコートされかつその下端に小横
断面の１個の垂直のダクトを有する。ダクト４は同じく
内張りプレートでコートされており、内張りプレートは
ダクトの下端において、内部フランジ５に移行し、内部
フランジには詳示されない方法でカバー６が着脱可能に
固定されている。空洞３は上方の範囲においてやや拡張
されており、その場合この拡張部７をもコートしている
内張りプレート２はリング状の部分１６を拡張部の中に
導入させかつそこでフランジ８として終っている。空洞
３の内部にはシェル１２が備えられており、シェルと内
張りプレート２との間には環際９が空けられている。

シェル１２はシェルと密に連結されている空洞底から拡
張部７の近くまで延びている。シェルはその下方の１／
４の所で図示されていない伸長要素によって２個の部分
に区分されていて、両部分の間の鞠線の相対運動が可能
である。シェル１２は上方の３／４においてその内側に
断熱体を備えている。空洞３の下方範囲においてコンク
リート圧力容器１の中に１個の、円形横断面のダクト１
０が備えられており、このダクトは空洞３を詳示されて
いない、高温反応炉を収容する空洞と連絡させている。

ダクト１０の中にはこのダクトに対し半径方向に距離を
おいて１個の管１３が延びており、この管はシェルの下
方の範囲においてシェル１２に接続されている。管１３
の内部ではこの管に対し半径方向に距離をおいて導管１
４が延びており、導管はその内側に断熱体１５を備えて
いる。導管１４は空洞３の下方範囲の内部において垂直
の導管１７に移行し、この導管はその上端を漏斗状の拡
張部に接続させえいる。漏斗状の拡張部の上端にはジャ
ケット１９が接続され、ジャケットはシェル１２の上端
の直下で終っている。垂直の導管１７、漏斗状の拡張部
１８およびジャケット１９も内側に断熱体を備えている
。ジャケット１９とシェル１２との間には環隙２０が存
在している。シェル１２の上端は円錐状に引き込められ
かつ管プレート２２と密に連結されている。

管プレート２２の中には数個の有底管２３が終っており
、有底管は三角格子によって分配されて管プレート２２
の中に配置されている。各有底管２３の中には内管５２
が入っており、内管は内管と関連の有底管との間に環険
を形成し、間隙は熱伝達装置の稼動の場合分裂のため加
熱されている二次ガスが貫流する。内管５２を有する有
底管２３は第１の伝熟面の束を形成する。上側と下側に
断熱体２７または２８を備えている管プレート２２は冷
却ダクト２５のシステムを有し、冷却ダクトは管プレー
ト２２の周囲面から出発しかつそれによって出口側は内
張りプレート２とシェル１２との間の環隙９と連絡して
いる。

冷却ダクト２５は管プレート２２の下側で終っており、
すなわち出口側はジャケット１９により囲まれている空
域の中に開□している。管プレート２２は図示されてい
ないねじによりリング片３０と連結され、譲りング片は
上方へ拡大する下方の円錐部３１と、それに接続するフ
ランジ３２と、上方へ縞少する上方の円錐部３３と、そ
れに接続しフランジ３５を有しているシリンダー状の部
分３４とから成っている。リング片３０は内張りプレー
ト２のフランジ８の上に静止しておりかっこのフランジ
と密に連結されている。リング片３０のフランジ３５上
にはカバー４０が位置し、カバーの中央部分には導管４
２が通され、この導管は熱膨張を許容するべロー４１を
介してカバー４０と密に連結されている導管４２の回り
には数個の導管４４が配置されており、これらの導管４
４はカバー４０の下方近くで終りかつ夫々１個の熱膨張
を許容するべロー４３を介してカバーと密に連結されか
つ二次ガスを供給する。

カバー４０の下方で導管４２は下方で拡張されかつフラ
ンジ５０の中に終っており、フランジは管プレート５１
と密に連結され、管プレートの中には内管５２が密に挿
入されている。導管４２、内管５２および管プレート５
１は内側またはその上側に断熱体を備えている。管プレ
ート５１はフランジ５０‘こ固定されている外、可操性
の、孔を開けられた円錐体５５を経てリング片３０の下
端上に支持されている。垂直の導管１７には外側に４個
の放射状のブラケット対６０が配置されている。

各ブラケツト対６０‘こは目板体６１を介して、孔を備
えた支持板６２が吊されている。４個の支持板６２の孔
の中には公知の方法で螺旋状に巻かれた管６５が入れら
れ、これらの管は２個の東６６と６７を形成する。

これらの東は熱伝達装置の第２の伝熱面を形成する。束
６７の下方の管末端は管６８、すなわちダクト４を通っ
て延びかつ内側フランジ５を貫通する管６８を経て、リ
ング状の分配器７０と連絡し、分配器には図示されてい
ない給水導管が接続されている。束６６の上方の管末端
は、同じくダクト４を通って延びかつ内側フランジ５を
貫通している管７２を経てリング状の収集室７３と連結
され、収集室には図示されていない蒸気排出導管が接続
されている。管６８と７２は範囲９０もこおいて部分円
、すなわちこの上で該両管が内側フランジを貫通してい
る部分円に対しほぼ接線に延びており、それによって範
囲９０１こおいては比較的長い水平の伸長シャンクが形
成される。東６７の上方の管末端は図示されていない管
を介して東６６の下方の管末端と連絡している。ダクト
１０の内部で導管１４と管１３との間の環室は図面には
単に図形的に示されている送風機８０に通じており、送
風機の出口側は一方では導管７８を経て反応炉８１と連
絡し、他方では導管７９および調節可能の絞り装置８２
を経た内張りプレート２とシェル１２との間の環隙９と
連絡している。

反応炉８１の出口は導管１４に接続されている。上記の
熱伝達装置は次の如く機能する。

反応炉８１からは例えば９５０午０に加熱された一次ガ
スが導管１４と１７を経てジャケット１９により囲まれ
、中には有底管２３の束が収められている空域の中に流
れる。

これらの管２３に対しては一次ガスは反応炉８１内で吸
収した熱の一部分を放出しかつジャケット１９の上端に
おいて環室２０の中に転向させられる。転向範囲におい
てこの一次ガス流には導管７９、絞り装置８２、環険９
および冷却ダクト２５を経て、送風機８０の出口におい
て分岐されたガス流が混入される。こうして形成された
ガス混合体は環隙２０を稀遇しかつ次いでほぼ７０００
０の温度をもって第２の伝熱面の東６６に衝き当たる。
この東およびその下にある東６７を回流した後一次ガス
は約３００ｏｏに冷却されかっこの温度をもつて送風機
の中に流入する。その後で−次ガスは新たに一部分は導
管７８を経て反応炉に、かつ他の部分は導管７９を経て
環険９の中に達する。一次ガスの少量の部分を冷却ダク
ト２５を通って供給することによって、管プレート２２
が冷却されるという利点が生ずる。二次ガスは導管４４
および円錐体５５の孔を経て両方の管プレート５１と２
２の間の空域内に流れる。二次ガスはこの空域から有底
管２３と内管５２との間の環華を通って有底管の下端に
達しかつそこから内管５２を通って、管プレート５１上
方の、導管４２の拡張部によって形成された収集室にい
たる。次いで加熱された二次ガスは処理技術的プロセス
、例えば触媒により促進される吸熱的化学的反応の、示
されていないステージに流れる。給水はリング状の分配
器７０により管６８を経て東６７の中へ達し、そこで加
熱されかつ蒸発させられる。

続いて蒸気は東６６に供給され、この東において蒸気の
過熱が行われる。過熱された生葵気は次いで管７２およ
びリング状の収集室７３を経て蒸気需要者に、例えば蒸
気タービンに、または処理技術的プロセスの１ステージ
に達する。記載された例とは異って、支持板６２の目板
６１をシェル１２に取り付けかつセントラルの導管１７
を支持板６２に、またはその支持要素に封けることも可
能である。発生する温度および利用された工作材料に関
連して、支持板６２を高い温度に対して保護することが
合理的であり得る。このことは、管７２が支持板６２を
越えて上方へ管軸に延長され、管軸は場合によっては環
除２０の中で延びることによって発生する。かかる管論
の代りに内部に配置された内管を有する、環隙２０の中
に侵入する有底管を利用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による熱伝達装置の垂直断面を示す。 図面の主な符号の説明、１：コンクリート圧力容器、３
：空洞、９：環険、１４，１７，４４：給入導管、１２
：シェル、１９：ジャケット、２２，５１：管プレート
、２３：有底管、（第１伝熱面）、５２：内管、６６，
６７：第２伝熱面、２５：冷却ダクト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反応炉からくる一次ガスの高温を二次ガスで熱伝達
   する第１の伝熱面を有し、かつ蒸気を生成しかつ場合に
   よっては過熱するため一次ガスにさらされる第２の伝熱
   面を有しており、その場合第１の伝熱面はジヤケツトに
   より囲まれた有底管の束から、すなわち中に入れられた
   夫々１個の内管を有する、相互平行の、管プレートに終
   っている有底管の束から成っており、かつ二次ガスは先
   ず平行に、有底管と、関連した内管との間に夫々形成さ
   れた環室を通りかつ続いて内管を通って流れ、これに対
   し一次ガスは有底管の束と同軸のかつジヤケツトに接続
   された導管を経て第１の伝熱面に流れるようになる、高
   温反応炉用の熱伝達装置において、給入導管は漏斗状の
   拡張部を経てジヤケツトと同軸に連結されていること、
   管プレートには距離をおいてジヤケツトを囲んだ、給入
   導管の範囲にまで達しているシエルが備えられているこ
   と、かつ第２の伝熱面は給入導管とシエルとの間の環室
   内に収められていることを特徴とする熱伝達装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の熱伝達装置において
   、第２の伝熱面は給入導管の回りに螺旋状に巻かれた管
   の、少なくとも１個の束から成っていることを特徴とす
   る熱伝達装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の熱伝達装置において
   、螺旋状に巻かれた管の束は給入導管に掛けられている
   ことを特徴とする熱伝達装置。 ４ 第１の伝熱面と第２の伝熱面は反応炉を含んでいる
   コンクリート圧力容器のシリンダー状空洞の中に収めら
   れている、特許請求の範囲第１項ないし第３項の何れか
   に記載された熱伝達装置において、シエルと空洞壁との
   間に環隙が形成されており、この環隙は反応炉に帰流す
   る冷却された一次ガス流から分岐された部分流が貫流す
   ること、管プレートは冷却ダクトを備えており、冷却ダ
   クトの入口側は環隙と連結されかつ出口側は、中に有底
   管の束がある空域の中に開口していることを特徴とする
   熱伝達装置。