(57)【要約】【課題】メンテナンスに要するコストを低減することができる排熱ボイラーを提供する。【解決手段】排熱ボイラー１０の伝熱管２２は、交互に配置された直管部２３および折り返し部を有し、折り返し部は、直管部２３の一端に接続された第１折り返し部２４と、直管部２３の他端に接続された第２折り返し部２５と、からなっている。また熱交換器２０の連結軸５１は、伝熱管２２の第１折り返し部２４またはその近傍に連結されている。排熱ボイラー１０は、排ガスの熱が連結軸５１に伝わることを抑制する遮蔽管６０をさらに備えており、遮蔽管６０には、排ガスの温度よりも低い温度の熱媒体が通されている。この遮蔽管６０は、隣接する２つの伝熱管２２がそれぞれ形成する平面の間の空間に配置され、かつ、連結軸５１よりも直管部２３の中心部分に近接した位置に配置されている。【選択図】図３
2014126329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダストを含む排ガスから熱を回収する排熱ボイラーであって、
ケーシングと、
前記ケーシングの内部に配置され、その中に熱媒体が通される複数の伝熱管と、前記伝熱管に連結された連結軸と、を有する熱交換器と、
前記連結軸に打撃力を印加して前記伝熱管に付着したダストを除去するダスト除去装置と、を備え、
各伝熱管は、直管部および折り返し部を有し、前記直管部および前記折り返し部は、前記伝熱管が平面内で蛇行状に延在するよう交互に配置されており、
各伝熱管の前記折り返し部は、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部と、前記直管部の他端に接続された第２折り返し部と、からなり、
前記連結軸は、前記伝熱管の前記第１折り返し部またはその近傍に連結されており、
前記排熱ボイラーは、前記排ガスの熱が前記連結軸に伝わることを抑制する遮蔽管をさらに備え、
前記遮蔽管には、排ガスの温度よりも低い温度の低温媒体が通されており、
前記遮蔽管は、隣接する２つの前記伝熱管がそれぞれ形成する平面の間の空間に配置され、かつ、前記連結軸よりも前記直管部の中心部分に近接した位置に配置されている、排熱ボイラー。
【請求項２】
前記伝熱管が蛇行状に配置される平面は、ガスの流れ方向と平行になっており、
前記伝熱管の前記直管部は、鉛直方向に延びるよう配置されており、
前記遮蔽管は、水平方向に対して傾斜した方向に延びるよう配置されている、請求項１に記載の排熱ボイラー。
【請求項３】
前記直管部の一端に接続された第１折り返し部は、前記直管部の下端に接続された下側折り返し部であり、
前記連結軸は、前記下側折り返し部の最外部分に連結されている、請求項２に記載の排熱ボイラー。
【請求項４】
前記伝熱管および前記遮蔽管がいずれも、一連の同一の熱媒体管から構成されており、
前記遮蔽管に通される前記低温媒体として、前記伝熱管に通される前記熱媒体が用いられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排熱ボイラー。
【請求項５】
前記遮蔽管は、前記伝熱管に含まれる複数の前記直管部のうち排ガスの流れの最も下流側に位置する前記直管部に接続されている、請求項４に記載の排熱ボイラー。
【請求項６】
前記熱交換器は、排ガスの流れの最も上流側に配置された蒸発器である、請求項４または５に記載の排熱ボイラー。
【請求項７】
前記遮蔽管は、前記伝熱管を構成する熱媒体管とは別個の熱媒体管から構成されており、
前記排熱ボイラーは、前記遮蔽管に付着したダストを除去する遮蔽管用ダスト除去装置をさらに備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排熱ボイラー。
【請求項８】
排ガスの流れ方向において前記熱交換器の前記連結軸よりも上流側に配置され、排ガスの流れを遮る仕切壁をさらに備え、
前記仕切壁は、排ガスの流れ方向に沿って見た場合に前記連結軸と少なくとも部分的に重なるよう構成されている、請求項１に記載の排熱ボイラー。
【請求項９】
前記仕切壁は、前記仕切壁の平面内において延びる複数の仕切管と、隣接する２本の前記仕切管の間の隙間を埋めるよう各仕切管に取り付けられたフィンと、を有する、請求項８に記載の排熱ボイラー。
【請求項１０】
前記遮蔽管および前記仕切管がいずれも、一連の同一の管から構成されており、
前記仕切管に前記低温媒体が通されている、請求項９に記載の排熱ボイラー。
【請求項１１】
前記伝熱管、前記遮蔽管および前記仕切管がいずれも、一連の同一の熱媒体管から構成されており、
前記遮蔽管および前記仕切管に通される前記低温媒体として、前記伝熱管に通される前記熱媒体が用いられる、請求項１０に記載の排熱ボイラー。
【請求項１２】
ダストを含む排ガスから熱を回収する排熱ボイラーであって、
ケーシングと、
前記ケーシングの内部に配置され、その中に熱媒体が通される複数の伝熱管と、前記伝熱管に連結された連結軸と、を有する熱交換器と、
前記連結軸に打撃力を印加して前記伝熱管に付着したダストを除去するダスト除去装置と、を備え、
各伝熱管は、直管部および折り返し部を有し、前記直管部および前記折り返し部は、前記伝熱管が平面内で蛇行状に延在するよう交互に配置されており、
各伝熱管の前記折り返し部は、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部と、前記直管部の他端に接続された第２折り返し部と、からなり、
前記連結軸は、前記伝熱管の前記第１折り返し部またはその近傍に連結されており、
前記排熱ボイラーは、排ガスの流れ方向において前記熱交換器の前記連結軸よりも上流側に配置され、排ガスの流れを遮る仕切壁をさらに備え、
前記仕切壁は、排ガスの流れ方向に沿って見た場合に前記連結軸と少なくとも部分的に重なるよう構成されている、排熱ボイラー。
【請求項１３】
前記仕切壁は、前記仕切壁の平面内において延びる複数の仕切管と、隣接する２本の前記仕切管の間の隙間を埋めるよう各仕切管に取り付けられたフィンと、を有する、請求項１２に記載の排熱ボイラー。
【請求項１４】
前記伝熱管および前記仕切管がいずれも、一連の同一の熱媒体管から構成されており、
前記仕切管に前記熱媒体が通されている、請求項１３に記載の排熱ボイラー。
【請求項１５】
ケーシングの内部を流れるダストを含むガスの熱を利用して熱媒体を加熱する熱交換器であって、
ケーシングの内部に配置され、その中に前記熱媒体が通される複数の伝熱管と、
前記伝熱管に連結された連結軸と、
前記連結軸に打撃力を印加して前記伝熱管に付着したダストを除去するダスト除去装置と、を備え、
各伝熱管は、直管部および折り返し部を有し、前記直管部および前記折り返し部は、前記伝熱管が平面内で蛇行状に延在するよう交互に配置されており、
各伝熱管の前記折り返し部は、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部と、前記直管部の他端に接続された第２折り返し部と、からなり、
前記連結軸は、前記伝熱管の前記第１折り返し部またはその近傍に連結されており、
前記排熱ボイラーは、前記排ガスの熱が前記連結軸に伝わることを抑制する遮蔽管をさらに備え、
前記遮蔽管には、排ガスの温度よりも低い温度の低温媒体が通されており、
前記遮蔽管は、隣接する２つの前記伝熱管がそれぞれ形成する平面の間の空間に配置され、かつ、前記連結軸よりも前記直管部の中心部分に近接した位置に配置されている、熱交換器。
【請求項１６】
ケーシングの内部を流れるダストを含むガスの熱を利用して熱媒体を加熱する熱交換器であって、
ケーシングの内部に配置され、その中に前記熱媒体が通される複数の伝熱管と、
前記伝熱管に連結された連結軸と、
前記連結軸に打撃力を印加して前記伝熱管に付着したダストを除去するダスト除去装置と、を備え、
各伝熱管は、直管部および折り返し部を有し、前記直管部および前記折り返し部は、前記伝熱管が平面内で蛇行状に延在するよう交互に配置されており、
各伝熱管の前記折り返し部は、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部と、前記直管部の他端に接続された第２折り返し部と、からなり、
前記連結軸は、前記伝熱管の前記第１折り返し部またはその近傍に連結されており、
前記排熱ボイラーは、排ガスの流れ方向において前記熱交換器の前記連結軸よりも上流側に配置され、排ガスの流れを遮る仕切壁をさらに備え、
前記仕切壁は、排ガスの流れ方向に沿って見た場合に前記連結軸と少なくとも部分的に重なるよう構成されている、熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の伝熱管の表面に付着したダストを除去するダスト除去装置を備えた排熱ボイラー、および熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント焼成プラント、製鉄所、金属精錬所、化学工場、ゴミ焼却炉、地熱発電所など、高温の排ガスが発生する施設では、排ガスの熱を回収するための排熱ボイラーが設けられている。排熱ボイラーは、例えば、排ガスの熱を利用して伝熱管内の熱媒体を加熱する熱交換器を用いて、排ガスの熱を回収する。
【０００３】
排ガスにはダストが含まれており、ダストは、排熱ボイラーの運転中に次第に伝熱管の表面に付着して堆積していく。ダストは、排ガスと伝熱管内の熱媒体との間での熱伝導を阻害するため、ダストを伝熱管に付着させたままにすると、排熱ボイラーの効率が低下してしまう。このような課題を解決するため、特許文献１および２において、伝熱管の表面に付着したダストを除去するダスト除去装置を設けることが知られている。特許文献１においては、伝熱管のうちケーシングの外部に露出した部分に連結軸が連結されている。この場合、ケーシングの外部において連結軸に打撃力を印加することで、伝熱管の表面に付着したダストが除去される。また特許文献２においては、ケーシングの内部において伝熱管に連結軸が連結されるとともに、連結軸の端部がケーシングの外部に露出されている。この場合、ケーシングの外部に露出している連結軸の端部に打撃力を印加することで、伝熱管の表面に付着したダストが除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９４９９４号公報
【特許文献２】特開２０１０−９１２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
連結軸に印加された打撃力を伝熱管の表面に効率的に伝達するためには、連結軸がケーシングの内部において伝熱管に連結されていることが好ましい。一方、ケーシングの内部では高温の排ガスが流れている。従って、耐熱性を有さない材料から連結軸が構成されている場合、クリープ変形などに起因して連結軸が損傷し易くなり、この結果、連結軸の耐用期間が短くなってしまうことが考えられる。一方、耐熱性を有する材料、例えばクロム・モリブデン鋼などを用いて連結軸を構成すると、排熱ボイラーの生産コストが上昇してしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を効果的に解決し得る排熱ボイラーおよび熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明は、ダストを含む排ガスから熱を回収する排熱ボイラーであって、ケーシングと、前記ケーシングの内部に配置され、その中に熱媒体が通される複数の伝熱管と、前記伝熱管に連結された連結軸と、を有する熱交換器と、前記連結軸に打撃力を印加して前記伝熱管に付着したダストを除去するダスト除去装置と、を備え、各伝熱管は、直管部および折り返し部を有し、前記直管部および前記折り返し部は、前記伝熱管が平面内で蛇行状に延在するよう交互に配置されており、各伝熱管の前記折り返し部は、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部と、前記直管部の他端に接続された第２折り返し部と、からなり、前記連結軸は、前記伝熱管の前記第１折り返し部またはその近傍に連結されており、前記排熱ボイラーは、前記排ガスの熱が前記連結軸に伝わることを抑制する遮蔽管をさらに備え、前記遮蔽管には、排ガスの温度よりも低い温度の低温媒体が通されており、前記遮蔽管は、隣接する２つの前記伝熱管がそれぞれ形成する平面の間の空間に配置され、かつ、前記連結軸よりも前記直管部の中心部分に近接した位置に配置されている、排熱ボイラーである。
【０００８】
第１の本発明による排熱ボイラーにおいて、前記伝熱管が蛇行状に配置される平面は、ガスの流れ方向と平行になっており、前記伝熱管の前記直管部は、鉛直方向に延びるよう配置されており、前記遮蔽管は、水平方向に対して傾斜した方向に延びるよう配置されていてもよい。
【０００９】
第１の本発明による排熱ボイラーにおいて、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部は、前記直管部の下端に接続された下側折り返し部であり、前記連結軸は、前記下側折り返し部の最外部分に連結されていてもよい。
【００１０】
第１の本発明による排熱ボイラーにおいて、前記伝熱管および前記遮蔽管がいずれも、一連の同一の熱媒体管から構成されており、この結果、前記遮蔽管に通される前記低温媒体として、前記伝熱管に通される前記熱媒体が用いられてもよい。この場合、記遮蔽管は、前記伝熱管に含まれる複数の前記直管部のうち排ガスの流れの最も下流側に位置する前記直管部に接続されていてもよい。また、前記熱交換器は、排ガスの流れの最も上流側に配置された蒸発器であってもよい。若しくは、遮蔽管は、前記伝熱管を構成する熱媒体管とは別個の熱媒体管から構成されており、前記排熱ボイラーは、前記遮蔽管に付着したダストを除去する遮蔽管用ダスト除去装置をさらに備えていてもよい。
【００１１】
第１の本発明による排熱ボイラーにおいて、排ガスの流れ方向において前記熱交換器の前記連結軸よりも上流側に配置され、排ガスの流れを遮る仕切壁をさらに備え、前記仕切壁は、排ガスの流れ方向に沿って見た場合に前記連結軸と少なくとも部分的に重なるよう構成されていてもよい。
【００１２】
第１の本発明による排熱ボイラーにおいて、前記仕切壁は、前記仕切壁の平面内において延びる複数の仕切管と、隣接する２本の前記仕切管の間の隙間を埋めるよう各仕切管に取り付けられたフィンと、を有していてもよい。
【００１３】
第１の本発明による排熱ボイラーにおいて、前記遮蔽管および前記仕切管がいずれも、一連の同一の管から構成されており、この結果、前記仕切管に前記低温媒体が通されていてもよい。また、前記伝熱管、前記遮蔽管および前記仕切管がいずれも、一連の同一の熱媒体管から構成されており、この結果、前記遮蔽管および前記仕切管に通される前記低温媒体として、前記伝熱管に通される前記熱媒体が用いられてもよい。
【００１４】
第２の本発明は、ダストを含む排ガスから熱を回収する排熱ボイラーであって、ケーシングと、前記ケーシングの内部に配置され、その中に熱媒体が通される複数の伝熱管と、前記伝熱管に連結された連結軸と、を有する熱交換器と、前記連結軸に打撃力を印加して前記伝熱管に付着したダストを除去するダスト除去装置と、を備え、各伝熱管は、直管部および折り返し部を有し、前記直管部および前記折り返し部は、前記伝熱管が平面内で蛇行状に延在するよう交互に配置されており、各伝熱管の前記折り返し部は、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部と、前記直管部の他端に接続された第２折り返し部と、からなり、前記連結軸は、前記伝熱管の前記第１折り返し部またはその近傍に連結されており、前記排熱ボイラーは、排ガスの流れ方向において前記熱交換器の前記連結軸よりも上流側に配置され、排ガスの流れを遮る仕切壁をさらに備え、前記仕切壁は、排ガスの流れ方向に沿って見た場合に前記連結軸と少なくとも部分的に重なるよう構成されている、排熱ボイラーである。
【００１５】
第２の本発明による排熱ボイラーにおいて、前記仕切壁は、前記仕切壁の平面内において延びる複数の仕切管と、隣接する２本の前記仕切管の間の隙間を埋めるよう各仕切管に取り付けられたフィンと、を有していてもよい。
【００１６】
第２の本発明による排熱ボイラーにおいて、前記伝熱管および前記仕切管がいずれも、一連の同一の熱媒体管から構成されており、この結果、前記仕切管に前記熱媒体が通されていてもよい。
【００１７】
第３の本発明は、ケーシングの内部を流れるダストを含むガスの熱を利用して熱媒体を加熱する熱交換器であって、ケーシングの内部に配置され、その中に前記熱媒体が通される複数の伝熱管と、前記伝熱管に連結された連結軸と、前記連結軸に打撃力を印加して前記伝熱管に付着したダストを除去するダスト除去装置と、を備え、各伝熱管は、直管部および折り返し部を有し、前記直管部および前記折り返し部は、前記伝熱管が平面内で蛇行状に延在するよう交互に配置されており、各伝熱管の前記折り返し部は、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部と、前記直管部の他端に接続された第２折り返し部と、からなり、前記連結軸は、前記伝熱管の前記第１折り返し部またはその近傍に連結されており、前記排熱ボイラーは、前記排ガスの熱が前記連結軸に伝わることを抑制する遮蔽管をさらに備え、前記遮蔽管には、排ガスの温度よりも低い温度の低温媒体が通されており、前記遮蔽管は、隣接する２つの前記伝熱管がそれぞれ形成する平面の間の空間に配置され、かつ、前記連結軸よりも前記直管部の中心部分に近接した位置に配置されている、熱交換器である。
【００１８】
第４の本発明は、ケーシングの内部を流れるダストを含むガスの熱を利用して熱媒体を加熱する熱交換器であって、ケーシングの内部に配置され、その中に前記熱媒体が通される複数の伝熱管と、前記伝熱管に連結された連結軸と、前記連結軸に打撃力を印加して前記伝熱管に付着したダストを除去するダスト除去装置と、を備え、各伝熱管は、直管部および折り返し部を有し、前記直管部および前記折り返し部は、前記伝熱管が平面内で蛇行状に延在するよう交互に配置されており、各伝熱管の前記折り返し部は、前記直管部の一端に接続された第１折り返し部と、前記直管部の他端に接続された第２折り返し部と、からなり、前記連結軸は、前記伝熱管の前記第１折り返し部またはその近傍に連結されており、前記排熱ボイラーは、排ガスの流れ方向において前記熱交換器の前記連結軸よりも上流側に配置され、排ガスの流れを遮る仕切壁をさらに備え、前記仕切壁は、排ガスの流れ方向に沿って見た場合に前記連結軸と少なくとも部分的に重なるよう構成されている、熱交換器である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、排ガスの熱が連結軸に伝達されることを抑制することができる。このため、連結軸の材料のコストを低減するとともに、連結軸の耐用期間を長くすることができる。このことにより、連結軸の交換頻度を少なくすることができ、これによって、排熱ボイラーや熱交換器のメンテナンスに要するコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る排熱ボイラーを示す側面図。
【図２】図２は、図１の排熱ボイラーを示す平面図。
【図３】図３は、排熱ボイラーの１つの熱交換器、並びに、当該熱交換器の周辺に設けられたダスト除去装置、遮蔽管および仕切壁、を示す側面図。
【図４】図４は、図３のダスト除去装置を示す平面図。
【図５】図５は、図３の遮蔽管を上方から見た場合を示す図。
【図６】図６は、図３の仕切壁を排ガスの流れ方向の上流側から見た場合を示す図。
【図７】図７は、図６の仕切壁をVII−VII方向から見た場合を示す横断面図。
【図８】図８は、第１の実施の形態の一変形例を示す側面図。
【図９】図９は、第１の実施の形態の一変形例を示す側面図。
【図１０】図１０は、第１の実施の形態の一変形例を示す側面図。
【図１１】図１１は、第１の実施の形態の一変形例を示す図。
【図１２】図１２は、第１の実施の形態の一変形例を示す側面図。
【図１３】図１３は、図１２の遮蔽管を上方から見た場合を示す図。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る排熱ボイラーを示す側面図。
【図１５】図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る排熱ボイラーを示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の実施の形態
以下、図１乃至図７を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお図面において、同じ機能を表す要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する場合がある。まず図１および図２により、排ガスの熱を回収する排熱ボイラー１０全体について説明する。図１は、セメント焼成プラントや石炭焼成用プラントに設置される排熱ボイラー１０を示す側面図であり、図２は、排熱ボイラー１０のケーシング１１の上面を便宜的に取り除いて、ケーシング１１の内部に配置されている複数の熱交換器２０の位置関係を模式的に示す平面図である。なお側面図とは、ケーシング１１の側面１２に直交する方向から観察した場合の図を意味している。
【００２２】
（排熱ボイラー）
排熱ボイラー１０には、キルンのサスペンションプレヒーターから排出される、ダストを含む高温の排ガスが導入される。図１および２において、符号Ｆが付された矢印は、排熱ボイラー１０に導入される排ガスの流れ方向を表している。排ガスの温度は、排熱ボイラー１０の入口において例えば４５０〜７００℃の範囲内となっている。本実施の形態においては、水平方向に流れる排ガスから熱を回収する横型の排熱ボイラー１０および熱交換器２０について説明する。しかしながら、これに限られることはなく、本発明の技術的思想は、鉛直方向に流れる排ガスから熱を回収する縦型の排熱ボイラーおよび熱交換器に適用されてもよい。
【００２３】
排熱ボイラー１０は、ケーシング１１と、排ガスの流れ方向に沿って並べられ、ケーシング１１の内部を流れる排ガスの熱を利用して熱媒体を加熱する複数の熱交換器２０と、を備えている。各熱交換器２０はそれぞれ、ケーシング１１の内部に配置された複数の伝熱管２２を有している。伝熱管２２に通される熱媒体としては、例えば飽和水蒸気が用いられる。また各熱交換器２０の下方には、熱交換器２０に付着していたダストを下方に導くためのホッパー１４が設けられている。
【００２４】
複数の熱交換器２０の役割は特には限られないが、例えば、排ガスの流れの最も上流側に配置された熱交換器２０は、第１蒸発器ＧＥＮとして機能し、第１蒸発器ＧＥＮの下流側に配置された熱交換器２０は、過熱器ＳＨとして機能し、過熱器ＳＨの下流側に配置された熱交換器２０は、第２蒸発器ＧＥＮとして機能し、蒸発器ＧＥＮの下流側に配置された熱交換器２０は、節炭器ＥＣＯとして機能する。本明細書において、特に断らない限り、上流側または下流側とは、排ガスの流れの向きに基づいて位置関係を表現する用語である。なお図１においては、ケーシング１１の内部に配置され、熱交換器２０を構成する伝熱管２２が点線で描かれている。伝熱管２２は、排ガスとの間で熱交換を行う熱媒体を管の内部に通すものである。各伝熱管２２は、効率的な熱交換を実施するため、図１に示すように、排ガスの流れ方向に平行な面内で蛇行状に延在している。また図１においては、後述する連結軸５１、打撃手段５５、遮蔽管６０および仕切壁７０も点線で示されている。図１に示すように、本実施の形態においては、後述する遮蔽管６０および仕切壁７０が、排ガスの流れの最も上流側に配置され、第１蒸発器ＧＥＮとして機能する熱交換器２０に設けられる例について説明する。しかしながら、これに限られることはなく、遮蔽管６０および仕切壁７０がその他の熱交換器２０に設けられていてもよい。
【００２５】
図２に示すように、熱交換器２０の複数の伝熱管２２は、配列方向Ａに並べられている。配列方向Ａは、例えば、伝熱管２２が蛇行状に延在する面に直交する方向になっている。なお伝熱管２２は、上述のように、排ガスの流れ方向Ｆに平行な面内で蛇行状に延在しており、このため伝熱管２２の全体的な形状は、パネル状とも表現され得る。図２においては、伝熱管２２がパネル状に描かれている。以下、蛇行状に延在する伝熱管によって形成される包括的な形状を「伝熱管パネル」と称し、伝熱管パネルによって形成される平面を「伝熱管パネル面」と称することもある。
【００２６】
（熱交換器およびその周辺の構成要素）
次に、図３乃至図７を参照して、図１に示す排熱ボイラー１０の１つの熱交換器２０、並びに、当該熱交換器２０の周辺に設けられた構成要素について詳細に説明する。なお本発明の技術的思想は、非常に高温の排ガスが導入される熱交換器２０に対して好ましく適用される。従って、以下に説明される熱交換器２０は、複数の熱交換器２０のうち最も上流側に配置される、過熱器ＳＨとして機能するものとなっている。しかしながら、これに限られることはなく、本発明の技術的思想が、蒸発器ＧＥＮや節炭器ＥＣＯとして機能する熱交換器２０に対して適用されてもよい。
【００２７】
[熱交換器]
図３は、熱交換器２０の１本の伝熱管２２、および、伝熱管２２に取り付けられたその他の構成要素を示す図である。本実施の形態において、伝熱管２２は、鉛直方向に延び、ガスの流れ方向Ｆに沿って配列された複数の直管部２３と、隣接する２つの直管部２３を連結する複数の折り返し部と、を有している。折り返し部は、直管部２３の一端に接続された第１折り返し部２４と、直管部２３の他端に接続された第２折り返し部２５と、からなっている。図３に示す例において、直管部２３の一端に接続された第１折り返し部２４は、直管部２３の下端に接続されるとともにＵ字状の形状からなる下側折り返し部となっており、直管部２３の他端に接続された第２折り返し部２５は、直管部２３の上端に接続されるとともにＵ字状の形状からなる上側折り返し部となっている。これら複数の直管部２３及び複数の折り返し部２４，２５を同一平面内で交互に配置することにより、上述の伝熱管パネル面が形成されている。図３における右上の入口部から流入した熱媒体は、矢印ｆ１で示すように、第１折り返し部２４および第２折り返し部２５において順次折り返しながら伝熱管２２内を蛇行状に流れる。伝熱管２２内を流れる熱媒体は、主として直管部２３において排ガスとの間で熱交換し、その後、図３における左上の出口部から流出する。
【００２８】
[ダスト除去装置および連結軸]
図３に示すように、熱交換器２０は、伝熱管２２に付着したダストを除去するダスト除去装置５０をさらに備えている。ダスト除去装置５０は、伝熱管パネル面内において伝熱管２２が延在する方向（以下、「伝熱管延在方向」とも称する）で伝熱管２２に打撃力を印加するよう構成されている。例えば熱交換器２０には、伝熱管延在方向に延び、少なくとも１本の伝熱管２２の複数の部分に連結された連結軸５１が設けられており、そしてダスト除去装置５０は、伝熱管延在方向において連結軸５１に打撃力を印加する打撃手段５５を備えている。連結軸５１は、伝熱管２２の第１折り返し部２４またはその近傍に連結されている。ここで「近傍」とは、連結軸５１と第１折り返し部２４との間の距離が、連結軸５１と第２折り返し部２５との間の距離よりも小さくなっていることを意味している。図３においては、連結軸５１が、伝熱管２２の複数の第１折り返し部２４の最外部分２４ａに当て板５３および連結部５２を介して連結される例が示されている。なお折り返し部の最外部分とは、伝熱管２２の延びる方向が反転する境目となる部分である。第１折り返し部２４において、最外部分２４ａは、伝熱管２２が延びる方向が下方向から上方向に反転する部分であって、最も下方に位置する部分である。第２折り返し部２５において、最外部分２５ａは、伝熱管２２が延びる方向が上方向から下方向に反転する部分であって、最も上方に位置する部分である。打撃手段５５の具体的な構成は特には限られないが、例えば打撃手段５５は、連結軸５１に打撃力を印加するハンマー５５ａを含んでいる。本実施の形態によれば、伝熱管２２の複数の部分が、第１折り返し部２４において当て板５３と連結部５２を介して連結軸５１で連結されている。このため、打撃手段５５により連結軸５１の一端部に打撃力を印加すると、その振動が伝熱管パネル全体に伝わり、これによって、伝熱管２２の表面に付着しているダストを落下させることができる。特に、図３の実施形態の場合には、伝熱管２２の直管部２３が鉛直に配置されているため、直管部２３の表面に付着しているダストを、振動および重力を利用してより容易に除去できる。
なお本明細書において、「延在方向」という用語は、巨視的に見た場合の、対象物が広がる方向を意味している。一方、「延びる方向」という用語は、微視的に見た場合の、対象物が広がる方向を意味している。例えば微視的に見た場合、伝熱管２２は、直管部２３においては上下方向に延び、折り返し部２４，２５においては円周方向に延びている。一方、巨視的に見た場合、伝熱管２２は、ガスの流れ方向Ｆに平行に延びていると言える。
【００２９】
なお図３に示すように、伝熱管２２は、伝熱管延在方向に沿って延びる支持機構３０を用いることにより、伝熱管２２の上部において水平方向および上下方向に支持および固定されている。また以下の説明において、連結軸５１に連結された１本又は複数の伝熱管２２を組み合わせ、これによって一体的に取り扱えるようにした単位を、伝熱管ユニット２１と称することもある。図３に示す例においては、連結軸５１に１本の伝熱管２２を組み合わせて伝熱管ユニット２１が構成されている。なお、１本の連結軸５１に複数、例えば、２本の伝熱管２２を組み合わせて伝熱管ユニット２１を構成してもよい。
【００３０】
図４は、伝熱管２２を便宜的に取り除いてダスト除去装置５０を上方から観察した場合を模式的に示す平面図である。本実施の形態においては、１本の伝熱管２２に対して１本の連結軸５１が連結されるため、図４に示すように、ケーシング１１の内部には、配列方向Ａに沿って並べられた複数の連結軸５１および打撃手段５５が配置されている。なお図４に示すように、各打撃手段５５に結合された駆動軸５７が、ケーシング１１の側面１２を貫通してケーシング１１の外部まで延びていてもよい。また、駆動軸５７を回転駆動する駆動装置５８が、ケーシング１１の外部に配置されていてもよい。
【００３１】
図４に示すように、隣り合う打撃手段５５は、異なるタイミングで各連結軸５１を打撃するように、互いに異なる角度で駆動軸５７に結合されていてもよい。各連結軸５１の打撃のタイミングをずらすことにより、駆動装置５８の負荷を低減することができる。また、一度に大量のダストが除去されることを防ぐことができる。これによって、ダストを排出する機構にかかる負荷を低減することができ、かつ、ダストの排出口が詰まってしまうことを防ぐことができる。
【００３２】
ところで本実施の形態においては、連結軸５１がケーシング１１の内部に配置され、そしてケーシング１１の内部において伝熱管２２に連結されている。一方、排ガスの温度は、排熱ボイラー１０の入口において４５０〜７００℃の範囲内となっている。鉄鋼材料は、一般に４２５℃を超えるとクリープ変形を生じやすくなる。従って、仮に耐熱鋼を用いて連結軸５１を構成したとしても、連結軸５１の耐用期間を長くするためには、連結軸５１の温度を４２５℃よりも低く保つことが好ましい。このような課題を考慮して、本実施の形態に係る排熱ボイラー１０は、図３に示すように、排ガスの熱が連結軸５１に伝わることを抑制する遮蔽管６０と、排ガスの流れ方向において熱交換器２０の連結軸５１よりも上流側に配置され、排ガスの流れを遮る仕切壁７０と、をさらに備えている。以下、遮蔽管６０および仕切壁７０について説明する。
【００３３】
[遮蔽管]
はじめに図３および図５を参照して、遮蔽管６０について説明する。図５は、図３の線Ｖ−Ｖに沿って便宜的に切断された状態の熱交換器２０およびその周辺の構成要素を上方から観察した場合を示す図である。なお図５に示すように、本実施の形態における複数の伝熱管２２の配列方法は、格子配列となっている。図３に示すように、遮蔽管６０は、水平方向に対してわずかに傾斜した方向に延びるよう配置された上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４を含んでおり、上側遮蔽管６１は、下側遮蔽管６４よりも上方に配置されている。水平方向に対する傾斜角度は、例えば０〜１０°の範囲内となっている。
【００３４】
上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４はいずれも、連結軸５１よりも伝熱管２２の直管部２３の中心部分に近接した位置に配置されている。すなわち上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４はいずれも、連結軸５１よりも上方の空間に配置されている。また図５に示すように、上側遮蔽管６１は、隣接する２つの伝熱管２２がそれぞれ形成する平面の空間、すなわち伝熱管パネル面の間の空間に配置されている。なお図５においては示されていないが、下側遮蔽管６４も同様に、伝熱管パネル面の間の空間に配置されている。このような上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４を設けることにより、上流側から下流側に向かって流れる排ガスが途中で第１折り返し部２４に向かって回り込んで連結軸５１の近傍に到達することを抑制することができる。このことにより、排ガスの熱が連結軸５１に伝わることを抑制することができる。
【００３５】
また上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４にはいずれも、排ガスの温度よりも低い温度の低温媒体が通されている。このため、上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４の近傍を通る排ガスを冷却することができ、これによって、連結軸５１に向けて排ガスから輻射熱が放出されることを抑制することができる。このことにより、排ガスの熱が連結軸５１に伝わることをさらに抑制することができる。
【００３６】
以下、遮蔽管６０の構成の一例について説明する。本実施の形態においては、図３および図５に示すように、伝熱管２２および遮蔽管６０がいずれも、一連の同一の熱媒体管１５から構成されている。すなわち、遮蔽管６０の上側遮蔽管６１は、最も下流側に位置する直管部２３に対して、屈曲管６２を介して接続されている。また遮蔽管６０の下側遮蔽管６４は、最も下流側に位置する直管部２３に対して、屈曲管６５を介して接続されている。言い換えると、最も下流側に位置する直管部２３の一部分で熱媒体管１５を上流側に引き出すことにより、遮蔽管６０の上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４が構成されている。この場合、遮蔽管６０に通される低温媒体は、伝熱管２２に通される熱媒体と共通のものとなる。すなわち本実施の形態においては、遮蔽管６０に通される低温媒体として、伝熱管２２に通される熱媒体が用いられている。以下の説明において、遮蔽管６０に通される低温媒体を単に熱媒体とも称する。図３において、上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４に通される熱媒体が流れる方向が矢印ｆ１で示されている。
【００３７】
本実施の形態によれば、伝熱管２２および遮蔽管６０をいずれも一連の同一の熱媒体管１５から構成することにより、遮蔽管６０を構成する熱媒管を別個に準備する場合に比べて、排熱ボイラー１０および熱交換器２０の構造を簡素化することができる。
【００３８】
[仕切壁]
次に図３、図６および図７を参照して、仕切壁７０について説明する。図６は、図３の仕切壁７０を排ガスの流れ方向の上流側から見た場合を示す図であり、図７は、図６の仕切壁７０をVII−VII方向から見た場合を示す横断面図である。
【００３９】
図６に示すように、仕切壁７０は、排ガスの流れ方向に沿って見た場合に連結軸５１と重なるよう構成されている。このため、排熱ボイラー１０に導入された排ガスが連結軸５１に到達することを抑制することができ、このことにより、排ガスの熱が連結軸５１に伝わることを抑制することができる。
【００４０】
図６および図７に示すように、仕切壁７０は、仕切壁７０の平面内において延びる複数の仕切管と、隣接する２本の仕切管の間の隙間を埋めるよう各仕切管に取り付けられたフィン７６と、を有している。図６に示す例においては、仕切管として、鉛直方向に延びる第１仕切管７２が示されている。なお図７に示すように、仕切壁７０は、第１仕切管７２よりも下流側に配置された複数の第２仕切管７３をさらに有していてもよい。図示はしないが、第２仕切管７３にも、隣接する２本の第２仕切管７３の間の隙間を埋めるフィンが取り付けられていてもよい。
【００４１】
以下、仕切壁７０の仕切管７２，７３の構成の一例について説明する。本実施の形態においては、図３に示すように、伝熱管２２、遮蔽管６０および仕切管７２，７３がいずれも、一連の同一の管から構成されている。すなわち、第２仕切管７３は、上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４に対して屈曲管６３および屈曲管６６を介して接続されている。また第１仕切管７２は、上側折り返し管７４および下側折り返し管７５を介して第２仕切管７３に接続されている。言い換えると、上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４の上流側の端部に熱媒体管１５のループを設けることにより、第１仕切管７２および第２仕切管７３が構成されている。このため、仕切壁７０の仕切管７２，７３を構成する管および遮蔽管６０を構成する管をそれぞれ別個に準備する場合に比べて、排熱ボイラー１０および熱交換器２０の構造を簡素化することができる。また、この場合、第１仕切管７２および第２仕切管７３には、伝熱管２２および遮蔽管６０に通される熱媒体と同一の熱媒体が通されている。このため仕切壁７０は、排ガスが連結軸５１に到達することを抑制するだけでなく、輻射熱が上流側から連結軸５１に伝わることを抑制することもできる。
【００４２】
また本実施の形態によれば、上述のように、伝熱管２２および遮蔽管６０はいずれも一連の同一の熱媒体管１５から構成されている。すなわち、伝熱管２２、遮蔽管６０および仕切壁７０の仕切管７２，７３がいずれも一連の同一の熱媒体管１５から構成されている。このように、遮蔽管６０および仕切壁７０の構造だけでなく伝熱管２２の構造をも共通化することにより、排熱ボイラー１０および熱交換器２０の構造をさらに簡素化することができる。
【００４３】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４４】
排熱ボイラー１０に導入された排ガスは、伝熱管パネル面に沿って下流側へ流れる。熱交換器２０の上流側には、排ガスの流れを遮る仕切壁７０が配置されている。仕切壁７０は、図３に示すように、熱交換器２０の伝熱管２２の下側部分に対応する位置において広がるよう構成されている。このため排ガスは、主に伝熱管パネル面の上側部分に沿って流れる。伝熱管２２内を流れる熱媒体が排ガスとの間で熱交換し、これによって熱媒体が加熱される。
【００４５】
排ガスにはダストが含まれており、このため排ガスを流し続けると、ダストが伝熱管２２の表面に次第に堆積する。このようなダストを除去するため、ダスト除去装置５０を用いて打撃力を定期的に連結軸５１に印加する。これによって、連結軸５１に連結された伝熱管２２の表面を振動させることができ、このことにより、伝熱管２２の表面のダストを振るい落とすことができる。このため、伝熱管２２内の熱媒体と排ガスとの間での熱交換の効率を高い値に維持することができる。また、連結軸５１がケーシング１１の内部において伝熱管２２に連結されているため、連結軸５１に印加された打撃力を伝熱管の表面に効率的に伝達させることができる。これによって、ダスト除去装置５０によるダスト除去効果を高めることができる。特に本実施の形態において、ダスト除去装置５０の連結軸５１は、伝熱管延在方向で伝熱管２２に打撃力を印加するよう構成されている。従って、伝熱管２２の剛性が高い方向で、伝熱管２２に打撃力を印加することができる。このため、伝熱管延在方向から逸れた方向で伝熱管２２に打撃力がされる場合に比べて、より効率的に伝熱管２２の表面を振動させることができ、これによって、ダスト除去効果をさらに高めることができる。
【００４６】
一方、連結軸５１には上述のように定期的に打撃力が印加されるため、連結軸５１は他の構成要素に比べて変形し易くなっている。一般に、連結軸５１を構成する鉄鋼材料などの金属材料の強度は、高温になるほど低下する。従って、連結軸５１が変形して損傷することを防ぐためには、連結軸５１の温度が上昇することを抑制することが好ましい。
【００４７】
ここで本実施の形態によれば、連結軸５１の上方には、排ガスの温度よりも低い温度の熱媒体が通された遮蔽管６０が配置されている。このため、遮蔽管６０の近傍を通る排ガスを冷却することができ、これによって、排ガスから連結軸５１に向けて輻射熱が放出されることを抑制することができる。また本実施の形態において、伝熱管２２には、排ガスの流れ方向における下流側から上流側に向けて熱媒体が流されており、また遮蔽管６０の上側遮蔽管６１に通される熱媒体は、最も下流側に位置する直管部２３から抽出されたものである。従って、上側遮蔽管６１には、排ガスによってまだほとんど加熱されていない低温の熱媒体が通される。このため、ある程度加熱された後の熱媒体が上側遮蔽管６１に通される場合に比べて、排ガスから連結軸５１に向けて輻射熱が放出されることをさらに抑制することができる。
【００４８】
さらに本実施の形態において、遮蔽管６０は、上下方向に並べられた２つの上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４を含んでおり、このため、上下方向において１本の遮蔽管のみが並ぶ場合に比べて、連結軸５１の温度上昇を抑制する効果をさらに高めることができる。さらに、遮蔽管６０の上側遮蔽管６１および下側遮蔽管６４を通る間に排ガスの熱を吸収した熱媒体は、伝熱管２２に戻される。すなわち、遮蔽管６０によって吸収された排ガスの熱は、熱交換器２０における熱出力として利用される。従って本実施の形態によれば、排ガスの熱を無駄にすること無く、連結軸５１の温度上昇を抑制することができる。
【００４９】
また本実施の形態によれば、遮蔽管６０は、排ガス中に含まれるＳＯ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等によるガス輻射熱及びダストによる輻射熱が下部の連結軸５１に伝達して、連結軸５１が高温酸化による損傷をきたさないように、前記輻射熱を遮蔽管６０が吸収するが如く配備して連結軸５１の高温酸化を防止する、という目的、機能および作用を果たすこともできる。
【００５０】
また本実施の形態によれば、連結軸５１の上流側には、排ガスの流れを遮る仕切壁７０が配置されている。このため、排ガスが連結軸５１の近傍に到達することを抑制することができる。また本実施の形態によれば、仕切壁７０の仕切管７２，７３には、伝熱管２２を通る熱媒体が通されている。このため仕切壁７０は、排ガスが連結軸５１の近傍に到達することを抑制するだけでなく、輻射熱が上流側から連結軸５１に伝わることを抑制することもできる。さらに本実施の形態によれば、仕切壁７０の仕切管７２，７３に通される熱媒体は、上述のように、最も下流側に位置する直管部２３から抽出された低温の熱媒体である。このため、輻射熱が上流側から連結軸５１に伝わることを抑制するという効果をさらに高めることができる。特に、排ガスの流れの最も上流側に配置される熱交換器２０のさらに上流側には、一定容積の輻射室が形成されており、この輻射室からの輻射熱によって連結軸５１が加熱されることが考えられるため、仕切壁７０の仕切管７２，７３に低温の熱媒体を通すことは有効である。
【００５１】
また本実施の形態によれば、上述のように、第１蒸発器ＧＥＮとして機能する熱交換器２０が、排ガスの流れの最も上流側に配置されている。また、遮蔽管６０および仕切壁７０の仕切管７２，７３を構成する管は、第１蒸発器ＧＥＮとして機能する熱交換器２０の伝熱管２２を構成する熱媒体管１５と同一のものとなっている。このため、遮蔽管６０および仕切壁７０の仕切管７２，７３には、第１蒸発器ＧＥＮとして機能する熱交換器２０の伝熱管２２に通される、飽和温度に維持された熱媒体が通される。このため、過熱器ＳＨとして機能する熱交換器２０などの伝熱管２２に通される熱媒体が用いられる場合に比べて、遮蔽管６０および仕切壁７０の仕切管７２，７３に通される熱媒体の温度を低くすることができる。このことにより、遮蔽管６０および仕切壁７０が連結軸５１の温度上昇を抑制するという効果をさらに高めることができる。
【００５２】
このように本実施の形態によれば、遮蔽管６０および仕切壁７０を設けることにより、排ガスの熱が連結軸５１に伝わることを抑制することができる。このため、連結軸５１の温度が例えば４２５℃以上に上昇してしまうことを防ぐことができる。これによって、耐熱鋼などの高価な材料を用いることなく、連結軸５１を構成することができる。また、連結軸５１にクリープ変形などが生じることを抑制することができ、これによって、連結軸５１の耐用期間を長くすることができる。このことにより、連結軸５１の交換頻度を少なくすることができ、これによって、排熱ボイラー１０のメンテナンスに要するコストを低減することができる。
【００５３】
ところで、排ガス中のダストは、伝熱管２２の表面だけでなく、遮蔽管６０の表面にも付着する。遮蔽管６０の表面に多量のダストが堆積すると、遮蔽管６０内の熱媒体と排ガスとの間での熱交換の効率が低下し、この結果、排ガスから連結軸５１に向けて輻射熱が放出されることを抑制することの効果が低下してしまうことが考えられる。特に、排熱ボイラー１０が石炭焼成用プラントに設置される場合、排熱ボイラー１０に導入される排ガスに含まれるダストは、伝熱管２２や遮蔽管６０の表面に堆積しやすい微粉末状のダストになる。ここで本実施の形態によれば、伝熱管２２および遮蔽管６０がいずれも、一連の同一の熱媒体管１５から構成されている。このため、打撃力を連結軸５１に印加することにより、伝熱管２２の表面だけでなく遮蔽管６０の表面をも振動させることができる。従って、遮蔽管６０の表面のダストを振るい落とすことができる。これによって、遮蔽管６０内の熱媒体と排ガスとの間での熱交換の効率を高い値に維持することができ、このことにより、排ガスから連結軸５１に向けて輻射熱が放出されることをより確実に抑制することができる。
【００５４】
また本実施の形態によれば、上述のように、遮蔽管６０は、水平方向に対してわずかに傾斜した方向に延びるよう配置されている。このため、ダスト除去装置５０から与えられる振動だけでなく重力をも利用して、遮蔽管６０の表面のダストを効率的に除去することができる。
【００５５】
また本実施の形態によれば、仕切壁７０の第１仕切管７２および第２仕切管７３を構成する熱媒体管も、伝熱管２２および遮蔽管６０を構成する熱媒体管１５と同一のものとなっている。このため、打撃力を連結軸５１に印加することにより、仕切壁７０の第１仕切管７２および第２仕切管７３の表面を振動させることができる。従って、第１仕切管７２および第２仕切管７３の表面のダストを振るい落とすことができる。これによって、第１仕切管７２および第２仕切管７３内の熱媒体と排ガスとの間での熱交換の効率を高い値に維持することができ、このことにより、輻射熱が上流側から連結軸５１に伝わることをより確実に抑制することができる。
【００５６】
本実施の形態の変形例
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００５７】
（遮蔽管および仕切壁の変形例）
上述の本実施の形態において、伝熱管２２、遮蔽管６０および仕切管７２，７３がいずれも、一連の同一の熱媒体管１５から構成されている例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図８に示すように、遮蔽管６０および仕切管７２，７３が、伝熱管２２を構成する熱媒体管１５とは別個の熱媒体管から構成されていてもよい。図８において、遮蔽管６０および仕切管７２，７３を構成する熱媒体管１６内の熱媒体の流れが矢印ｆ２で表されている。遮蔽管６０および仕切管７２，７３内を流れる熱媒体の温度が排ガスの温度よりも低い限りにおいて、熱媒体管１６およびその中を流れる熱媒体の構成や種類が特に限定されることはない。例えば１６は、蒸発器ＧＥＮや節炭器ＥＣＯを構成する熱交換器の伝熱管から引き出されたものであってもよい。
なお本変形例においても、排熱ボイラー１０は、遮蔽管６０の表面に付着したダストが除去され得るよう構成されていてもよい。例えば、ダスト除去装置５０からの打撃力が遮蔽管６０に伝達されえるよう、遮蔽管６０が連結軸５１や伝熱管２２に連結されていてもよい。図８においては、遮蔽管６０の下側遮蔽管６４が連結部６７および当て板６８を介して連結軸５１に連結される例が示されている。若しくは、図示はしないが、排熱ボイラー１０は、遮蔽管６０に付着したダストを除去する遮蔽管用ダスト除去装置をさらに備えていてもよい。
【００５８】
また上述の本実施の形態において、仕切壁７０が、複数の仕切管７２と、隣接する２本の仕切管７２の間の隙間を埋めるよう各仕切管７２に取り付けられたフィン７６と、から構成され、また各仕切管７２を構成する熱媒体管が、伝熱管２２および遮蔽管６０を構成する熱媒体管１５と同一のものである例を示した。しかしながら、排ガスが連結軸５１の近傍に到達することを抑制することができる限りにおいて、仕切壁７０の具体的な構成が特に限られることはない。例えば図９または図１０に示すように、仕切壁７０が、伝熱管２２や遮蔽管６０を構成する部材とは別個の部材から構成されていてもよい。この場合、仕切壁７０は、上述の本実施の形態の場合と同様に、複数の仕切管とフィンとを組み合わせることにより構成されていてもよく、若しくは、平板上の部材から構成されていてもよい。また本変形例においても、排熱ボイラー１０は、仕切壁７０の表面に付着したダストが除去され得るよう構成されていてもよい。例えば図９または図１０に示すように、仕切壁７０が連結部７７および当て板７８を介して連結軸５１に連結されていてもよい。
なお図９は、伝熱管２２および遮蔽管６０がいずれも、一連の同一の熱媒体管１５から構成されている例を示しており、一方、図１０は、遮蔽管６０が、伝熱管２２を構成する熱媒体管１５とは別個の熱媒体管から構成されている例を示している。
【００５９】
（伝熱管の変形例）
また上述の本実施の形態において、複数の伝熱管２２の配列方法が格子配列である場合について説明した。しかしながら、これに限られることはなく、複数の伝熱管２２の配列方法が千鳥配列であってもよい。図１１は、上述の本実施の形態を説明するための図５に対応する図であり、便宜的に切断された状態の本変形例による熱交換器２０およびその周辺の構成要素を上方から観察した場合を示す図である。伝熱管２２の配列方法が千鳥配列である場合も、図１１に示すように、連結軸５１よりも上方の空間であって伝熱管パネル面の間の空間に、遮蔽管６０の上側遮蔽管６１を配置することができる。このため、排ガスから連結軸５１に向けて輻射熱が放出されることを抑制することができる。これによって、連結軸５１の温度が上昇することを抑制することができ、このことにより、連結軸５１の耐用期間を長くすることができる。
【００６０】
（連結軸の変形例）
また上述の本実施の形態において、連結軸５１が、伝熱管延在方向において延びるよう配置される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１２および図１３に示すように、連結軸５１は、複数の伝熱管２２が並べられる配列方向Ａに沿って延びていてもよい。図１３は、図１２の線XIII−XIIIに沿って便宜的に切断された状態の熱交換器２０およびその周辺の構成要素を上方から観察した場合を示す図である。本変形例においても、図１３に示すように、連結軸５１よりも上方の空間であって伝熱管パネル面の間の空間に遮蔽管６０を配置することができる。このため、排ガスの熱が連結軸５１に伝わることを抑制することができる。また、排ガスから連結軸５１に向けて輻射熱が放出されることを抑制することができる。これによって、連結軸５１の温度が上昇することを抑制することができ、このことにより、連結軸５１の耐用期間を長くすることができる。
【００６１】
なお本変形例においては、排ガスの流れ方向Ｆにおける連結軸５１の変位を制限するため、図１２に示すように、一対の留め金５１ｂが連結軸５１の近傍に設けられていてもよい。留め金５１ｂは、連結軸５１の下方において排ガスの流れ方向Ｆに沿って延びる固定軸５１ａに固定されていてもよい。
【００６２】
（その他の変形例）
上述の本実施の形態および各変形例において、連結軸５１が、下側折り返し部に連結される例を示した。すなわち、連結軸５１が連結される第１折り返し部２４が、下側折り返し部である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、第１折り返し部２４が上側折り返し部であってもよい。すなわち、連結軸５１が上側折り返し部に連結されていてもよい。若しくは、連結軸５１が直管部２３に連結されていてもよい。連結軸５１の配置に依らず、遮蔽管６０は、連結軸５１よりも伝熱管２２の直管部２３の中心部分に近接した位置に配置されている。このため、遮蔽管６０よりも直管部２３の中心部分側を通る排ガスの熱が連結軸５１に伝わることを抑制することができる。
【００６３】
また上述の本実施の形態および図８乃至図１１に示す各変形例において、１本の伝熱管２２が１本の連結軸５１に連結される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、複数の伝熱管２２が１本の連結軸５１に連結されてもよい。
【００６４】
また上述の本実施の形態において、第１蒸発器ＧＥＮとして機能する熱交換器２０が、排ガスの流れの最も上流側に配置される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、その他の熱交換器２０、例えば、過熱器ＳＨとして機能として機能する熱交換器２０が、排ガスの流れの最も上流側に配置されてもよい。また、最も上流側に配置され、過熱器ＳＨとして機能として機能する熱交換器２０に、上述の遮蔽管６０および仕切壁７０が設けられていてもよい。ところで一般に、過熱器ＳＨの伝熱管２２に通される熱媒体の温度は、第１蒸発器ＧＥＮの伝熱管２２に通される熱媒体の温度よりも高くなっている。一方、過熱器ＳＨの伝熱管２２の直管部２３のうち最も下流側に位置する直管部２３を通る熱媒体の温度は、比較的低温になっている。従って、過熱器ＳＨが排ガスの流れの最も上流側に配置される場合であっても、最も下流側に位置する直管部２３から抽出された熱媒体を遮蔽管６０および仕切壁７０に通すことによって、排ガスから連結軸５１に向けて輻射熱が放出されることを十分に抑制することができると考えられる。若しくは、過熱器ＳＨの伝熱管２２に通される熱媒体とは別の媒体を遮蔽管６０および仕切壁７０に通してもよい。
【００６５】
なお、上述した本実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【００６６】
第２の実施の形態
次に図１４を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００６７】
本実施の形態においては、図１４に示すように、遮蔽管６０は設けられているが、仕切壁７０は設けられていない。図１４に示す第２の実施の形態において、図１乃至図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、第１の実施の形態において得られる作用効果が本実施の形態においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【００６８】
本実施の形態においても、第１の実施の形態の場合と同様に、排熱ボイラー１０は、排ガスの熱が連結軸５１に伝わることを抑制するための遮蔽管６０を備えている。このため、連結軸５１の温度が上昇することを抑制することができる。これによって、耐熱鋼などの高価な材料を用いることなく、連結軸５１を構成することができる。また、連結軸５１にクリープ変形などが生じることを抑制することができ、これによって、連結軸５１の耐用期間を長くすることができる。このことにより、連結軸５１の交換頻度を少なくすることができ、これによって、排熱ボイラー１０のメンテナンスに要するコストを低減することができる。
【００６９】
なお本実施の形態に係る排熱ボイラー１０に対しても、第１の実施の形態の各変形例が単独または組合せで適用されてもよい。
【００７０】
第３の実施の形態
次に図１５を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７１】
本実施の形態においては、図１５に示すように、仕切壁７０は設けられているが、遮蔽管６０は設けられていない。図１５に示す第３の実施の形態において、図１乃至図７に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、第１の実施の形態において得られる作用効果が本実施の形態においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【００７２】
本実施の形態においても、第１の実施の形態の場合と同様に、排熱ボイラー１０は、連結軸５１の上流側に配置され、排ガスの流れを遮る仕切壁７０を備えている。このため、連結軸５１の温度が上昇することを抑制することができる。これによって、耐熱鋼などの高価な材料を用いることなく、連結軸５１を構成することができる。また、連結軸５１にクリープ変形などが生じることを抑制することができ、これによって、連結軸５１の耐用期間を長くすることができる。このことにより、連結軸５１の交換頻度を少なくすることができ、これによって、排熱ボイラー１０のメンテナンスに要するコストを低減することができる。なお図１５においては、伝熱管２２並びに仕切壁７０の第１仕切管７２および第２仕切管７３がいずれも、一連の同一の熱媒体管１５から構成される例が示されている。
【００７３】
なお本実施の形態に係る排熱ボイラー１０に対しても、第１の実施の形態の各変形例が単独または組合せで適用されてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０  排熱ボイラー
１１  ケーシング
１４  ホッパー
１５  熱媒体管
２０  熱交換器
２２  伝熱管
２３  直管部
２４  第１折り返し部（下側折り返し部）
２５  下側折り返し部（上側折り返し部）
５０  ダスト除去装置
５１  連結軸
５５  打撃手段
６０  遮蔽管
６１  上側遮蔽管
６４  下側遮蔽管
７０  仕切壁
７２  第１仕切管
７３  第２仕切管
７６  フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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