(57)【要約】【課題】  スートブロー方式のダスト除去方法の問題点を解消し、伝熱管の高密度実装が可能で、簡単な構成で効率良くダスト除去可能な伝熱管のダスト除去装置を提供する。【解決手段】  １本の伝熱管を直線部とＵ字型折り返し部を交互に配置してパネル状に形成した伝熱管パネル２を、各パネル面を平行にして複数枚備えてなる熱交換器１における伝熱管のダスト除去装置であって、複数の伝熱管パネル２の各パネル面に対し垂直方向に延伸し、複数の伝熱管パネル２の各伝熱管を夫々少なくとも１箇所ずつにおいて支持する支持部材４を複数備え、各支持部材４の一端４ａが、ケーシング３の対向する２つの壁面の一方側の第１壁面３ａに固定され、各支持部材４の他端４ｂが、対向する２つの壁面の他方側の第２壁面３ｂにおいて、支持部材４の延伸方向に往復動可能に支持され、第１壁面３ａの外側に機械的振動を付加する振動付加装置５を固定して、構成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の伝熱管を直線部とＵ字型折り返し部を交互に配置してパネル状に形成した伝熱管パネルを、各パネル面を平行にして複数枚備えてなる熱交換器における伝熱管のダスト除去装置であって、
前記複数の伝熱管パネルの各パネル面に対し垂直方向に延伸し、前記複数の伝熱管パネルの前記各伝熱管を夫々少なくとも１箇所ずつにおいて支持する支持部材を複数備え、
前記各支持部材の一端が、前記熱交換器のケーシングの対向する２つの壁面の一方側の第１壁面に固定され、前記各支持部材の他端が、前記対向する２つの壁面の他方側の第２壁面において、前記支持部材の延伸方向に往復動可能に支持され、
前記第１壁面に機械的振動を付加する振動付加装置を、前記第１壁面の外側に固定してなることを特徴とする伝熱管のダスト除去装置。
【請求項２】
前記支持部材の延伸方向が、水平方向または鉛直方向であることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管のダスト除去装置。
【請求項３】
前記複数の伝熱管パネルは、前記伝熱管の送入端と送出端を除き、前記ケーシング内に全体が収容され前記支持部材だけで支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管のダスト除去装置。
【請求項４】
前記各支持部材が、前記複数の伝熱管パネルの前記各伝熱管を前記直線部において支持することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の伝熱管のダスト除去装置。
【請求項５】
前記振動付加装置が、前記第１壁面の外側に複数分散して配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の伝熱管のダスト除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エコノマイザ、ボイラ、過熱器等の熱交換器の伝熱管の管表面に堆積したダストを除去するためのダスト除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エコノマイザ等の熱交換器における熱回収効率（伝熱効率）を維持するためには、伝熱管の管表面に堆積したダストを除去する必要がある。そこで、この伝熱管に堆積したダストを除去する方法として、例えば、下記の特許文献１〜３等に記載の除去方法がある。
【０００３】
特許文献１には、スートブロー方式によるダスト除去方法が開示されている。スートブロー方式は、蒸気式のスートブロワ（煤吹き装置）を伝熱管の近傍に設置し、スートブロワから噴霧される蒸気により、伝熱管に堆積したダストを機械的に除去するものである。
【０００４】
特許文献２には、炉内に吊り下げられた複数の伝熱管パネル（チューブパネル）を相互にパネル連結部材で連結し、そのパネル連結部材の端部にハンマ打撃による振動を加えて、伝熱管に堆積したダストを機械的振動により除去する機械的振動式のダスト除去方法が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、伝熱管に機械的振動を加えて伝熱管に堆積したダストを除去する機械的振動式のダスト除去方法が開示されている。具体的には、伝熱管パネルの伝熱管が炉壁を貫通して支持され、伝熱管パネルの伝熱管の折り返し部が炉壁外側に位置し、ガスシールケーシングによってシーリングされた状態で、ガスシールケーシング内の伝熱管パネルの片側を支持する連結支持部材を設け、当該連結支持部材に間欠振動を与える振動発生源をガスシールケーシングの外側に設け、振動発生源による間欠振動を伝熱管パネルに付加可能な構成となっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１６４３１９号公報
【特許文献２】特開昭５９−１４２３９９号公報
【特許文献３】特開平１１−２９４９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されているようなスートブロー方式によるダスト除去方法では、伝熱管と伝熱管の間にスートブロワを設置するスペースを確保する必要があった。また、エコノマイザでは、複数の伝熱管パネルを平行にして並列配置したブロックを高温ガスの流路方向に沿って積み重ねて使用するのが通例であり、ブロック毎にスートブロワを設置するスペースを確保する必要があり、システム全体での小型化を阻害する要因となっていた。
【０００８】
また、スートブロー方式では、蒸気噴霧により伝熱管に堆積したダストを除去するため、スートブロワ近傍の伝熱管に対する蒸気によるエロージョンが問題となっていた。更に、エコノマイザのように伝熱管が密に配列されている場合は、スートブロワから遠い個所の伝熱管や、伝熱管の影となる部分には、噴霧蒸気が十分に到達せずにダスト除去がされないという問題もあった。
【０００９】
特許文献２に開示されている構成の機械的振動式のダスト除去方法では、伝熱管パネルのパネル面に沿って伝熱管を連結して吊り下げ支持する部材とは別に、伝熱管パネルの一部の打撃を受ける伝熱管部分を連結する打撃点連結部材と、当該打撃点連結部材を連結する打撃を受ける部材を備え、且つ、打撃を受ける部材に打撃を与えるハンマリング機構を炉内に設ける必要があった。ハンマリング機構を炉内に設ける必要から構造が複雑化し、保守点検も容易でなく、また、通常の伝熱管パネルを支持する部材以外に多くの部材を必要とする。
【００１０】
特許文献３に開示されている構成の機械的振動式のダスト除去方法では、ハンマリング機構等の機械的振動発生源を炉外に設置する構造ではあるが、伝熱管パネルの一部（Ｕ字型の折り返し部分）も炉外に露出しているため、熱回収効率が低下するとともに、ガスシールケーシングを別途設ける必要があり、構造が複雑化するという問題がある。
【００１１】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スートブロー方式のダスト除去方法の問題点を解消し、伝熱管の高密度実装が可能で、簡単な構成で効率良くダスト除去可能な伝熱管のダスト除去装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る伝熱管のダスト除去装置は、１本の伝熱管を直線部とＵ字型折り返し部を交互に配置してパネル状に形成した伝熱管パネルを、各パネル面を平行にして複数枚備えてなる熱交換器における伝熱管のダスト除去装置であって、前記複数の伝熱管パネルの各パネル面に対し垂直方向に延伸し、前記複数の伝熱管パネルの前記各伝熱管を夫々少なくとも１箇所ずつにおいて支持する支持部材を複数備え、前記各支持部材の一端が、前記熱交換器のケーシングの対向する２つの壁面の一方側の第１壁面に固定され、前記各支持部材の他端が、前記対向する２つの壁面の他方側の第２壁面において、前記支持部材の延伸方向に往復動可能に支持され、前記第１壁面に機械的振動を付加する振動付加装置を、前記第１壁面の外側に固定してなることを第１の特徴とする。
【００１３】
更に、上記特徴の本発明に係る伝熱管のダスト除去装置は、前記支持部材の延伸方向が、水平方向または鉛直方向であることを第２の特徴とする。
【００１４】
更に、上記何れかの特徴の本発明に係る伝熱管のダスト除去装置は、前記複数の伝熱管パネルが、前記伝熱管の送入端と送出端を除き、前記ケーシング内に全体が収容され前記支持部材だけで支持されていることを第３の特徴とする。
【００１５】
更に、上記何れかの特徴の本発明に係る伝熱管のダスト除去装置は、前記各支持部材が、前記複数の伝熱管パネルの前記各伝熱管を前記直線部において支持することを第４の特徴とする。
【００１６】
更に、上記何れかの特徴の本発明に係る伝熱管のダスト除去装置は、前記振動付加装置が、前記第１壁面の外側に複数分散して配置されていることを第５の特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記各特徴の伝熱管のダスト除去装置によれば、振動付加装置の発生する機械的振動が第１壁面から、第１壁面に固定された支持部材に伝達し、各支持部材がその延伸方向に沿って振動し、当該機械的振動が更に、各支持部材で支持された複数の伝熱管パネルの各伝熱管に伝達し、各伝熱管の管表面に堆積したダストが振るい落とされて除去される。
【００１８】
また、各支持部材は、支持部材の延伸方向に往復動可能に第２壁面において支持されているために、支持部材に伝達した機械的振動が第２壁面において吸収されるのを回避でき、振動付加装置で発生した機械的振動が効率良く複数の伝熱管パネルの各伝熱管に伝達するとともに、各支持部材を対向する第１壁面と第２壁面で支持することで、複数の伝熱管パネルの全体をケーシングに対して確実に支持できる。
【００１９】
更に、スートブロー方式で必要なスートブロワの設置スペースが不要なため、複数の伝熱管パネルをケーシング内に高密度に実装可能となり、エコノマイザ等の熱交換器の小型化が可能となる。
【００２０】
更に、当該支持構造によって、複数の伝熱管パネルの全体がケーシング内に収容可能なため、伝熱管パネルの一部をケーシング外に露出させる必要が無く、効率的な熱回収が可能である。
【００２１】
また、１つの支持部材が、複数の伝熱管パネルの少なくとも１箇所ずつを支持する構造であるため、複数の伝熱管パネルの夫々は、複数の支持部材全体で支持される構造となるため、仮に１つの支持部材の第１壁面または第２壁面との接続に問題があっても、複数の伝熱管パネルの支持または機械的振動の伝達が、大きく損なわれることがない。従って、簡単な支持部材だけの支持構造で、複数の伝熱管パネルの支持及び機械的振動の伝達が効果的に実現できる。
【００２２】
特に、支持部材の延伸方向が水平方向の場合は、支持部材を両端でケーシングに支持させることで、複数の伝熱管パネルが複数の支持部材によって第１壁面と第２壁面から懸架され、複数の伝熱管パネルの荷重を確実に支持可能となる。また、支持部材の延伸方向は鉛直方向とすることも可能である。
【００２３】
更に、各支持部材が、複数の伝熱管パネルの各伝熱管を直線部において支持することで、各支持部材の伝熱管の支持位置を任意に調整でき、各支持部材により伝熱管パネルの荷重を安定的に支持可能となる。
【００２４】
また、振動付加装置を第１壁面の外側に固定してあるので、振動付加装置に対する保守点検も容易になる。
【００２５】
更に、振動付加装置が、第１壁面の外側に複数分散して配置されていると、振動付加装置の発生する機械的振動が第１壁面に分散して伝達され、機械的振動がより均一に各支持部材へ伝達され、各伝熱管の管表面に堆積したダストが伝熱管の全体に亘ってより効果的に除去可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る伝熱管のダスト除去装置（以下、適宜「本発明装置」と略称する）の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の説明において、本発明装置を備えた熱交換器の一例としてエコノマイザを想定する。
【００２７】
図１は、本発明装置を備えたエコノマイザ１（熱交換器の一例）を正面から見た図２及び図３のＡ−Ａ’断面における断面図である。図２は、エコノマイザ１を右側面から見た図１のＢ−Ｂ’断面における断面図である。図３は、エコノマイザ１を右側面から見た側面図である。図４は、エコノマイザ１を上面から見た平面図である。
【００２８】
図１乃至図４に示すように、エコノマイザ１は、複数の伝熱管パネル２、複数の伝熱管パネル２を内部に収容するケーシング３、複数の伝熱管パネル２を支持する支持部材４、複数の伝熱管パネル２に機械的振動を付加する振動付加装置５、伝熱管パネル２の伝熱管内を通流する熱媒体の送入管６、及び、伝熱管パネル２の伝熱管内を通流する熱媒体の送出管７を備えて構成される。
【００２９】
複数の伝熱管パネル２は、夫々同じ蛇行形状に形成された各パネル面を互いに平行且つ鉛直方向に揃えて配置され、その周囲４方の側面がケーシング３で囲まれ上下が開放された構造となっており、熱交換用の高温ガスが上下方向に通流する。従って、本実施形態に示すエコノマイザ１は、上下に積み重ねて使用することができる。尚、以下の説明において、ケーシング３の右側面の壁面を第１壁面３ａ、左側面の壁面を第２壁面３ｂ、正面の壁面を第３壁面３ｃ、背面の壁面を第４壁面３ｄとする。本実施形態では、各伝熱管パネル２のパネル面は、左右の第１壁面３ａと第２壁面３ｂと平行な位置関係にある。また、図１乃至図４において、ケーシング３の各壁面は単純な平面状に簡略化して図示しているが、各壁面の上端部や下端部等において補強用の型鋼（図示せず）を備えるのも好ましい。
【００３０】
各伝熱管パネル２は、１本の伝熱管を直線部２ａとＵ字型折り返し部２ｂを交互に配置して蛇行させてパネル状に形成したもので、各伝熱管パネル２の送入端２ｃと送出端２ｄは、第４壁面３ｄを貫通し、第４壁面３ｄの外側に固定された熱媒体の送入管６と送出管７に夫々連通している。本実施形態では、各伝熱管パネル２は、２５個のＵ字型折り返し部２ｂと２６個の直線部２ａを備えてなり、２５個のＵ字型折り返し部２ｂの内の１３個は、送入端２ｃと送出端２ｄから遠方側（正面の第３壁面３ｃ側）に位置する。各伝熱管パネル２において、送入管６から送入端２ｃを介して送入された熱媒体は、複数の直線部２ａとＵ字型折り返し部２ｂにおいて、ケーシング３内を上下方向に通過する高温ガスと熱交換して加熱され、送出端２ｄを介して送出管７に送出される。
【００３１】
支持部材４は、型鋼（本実施形態では平型鋼）に伝熱管パネル２の伝熱管の貫通孔を長手方向に沿って等間隔で設け、各貫通孔に１つの伝熱管パネル２の１つの伝熱管の直線部２ａが挿通する構成となっている。従って、各支持部材４の貫通孔の個数は、伝熱管パネル２の枚数（本実施形態では２２枚）と同数である。また、１つの支持部材４の各貫通孔には、複数の伝熱管パネル２の同位置の伝熱管の直線部２ａが挿通しており、各支持部材４の同位置の貫通孔には、同じ伝熱管パネル２の異なる直線部２ａが挿通している。本実施形態では、送入端２ｃ側から２番目〜２６番目の各直線部２ａが各支持部材４の同位置の貫通孔に挿通し、各支持部材４によって支持されている。従って、各伝熱管パネル２の直線部２ａの個数より１だけ少ない２５個の支持部材４が使用されている。また、各支持部材４の長手方向（延伸方向）は、各伝熱管パネル２のパネル面に対して垂直の関係にある。
【００３２】
また、本実施形態では、送入端２ｃ側から偶数番目の直線部２ａと奇数番目の直線部２ａでは、各直線部２ａにおける支持位置を変化させている。つまり、偶数番目の直線部２ａは、中央より正面の第３壁面３ｃ側寄りの位置を支持位置とし、奇数番目の直線部２ａは、中央より背面の第４壁面３ｄ側寄りの位置を支持位置としている。ここで、１番目の直線部２ａを支持部材４で支持した場合、支持部材４に付加される機械的振動が第４壁面３ｄと接合している送入端２ｃの近傍の直線部２ａに直接加わることになるため、本実施形態では、１番目の直線部２ａは支持部材４で支持されない構成としている。
【００３３】
各支持部材４は、左右の各端部が第１壁面３ａと第２壁面３ｂで支持されている。各支持部材４の右側端部４ａは、図５に示すように、第１壁面３ａに夫々溶接等により固定されている。図５（Ａ）は、図４中「ア」で指示された支持部材４と第１壁面３ａの結合部とその周囲を拡大表示した要部平面図で、図５（Ｂ）は、図１中「ア」で指示された支持部材４と第１壁面３ａの結合部とその周囲を拡大表示した要部断面図である。
【００３４】
また、各支持部材４の左側端部４ｂは、第２壁面３ｂに対し、垂直方向（支持部材４の長手方向）に移動可能に支持されている。具体的には、図６に示すように、各支持部材４の左側端部４ｂにボルト挿通用の支持部材４の長手方向に長い長穴４ｃが設けられ、ボルト挿通孔を有するケーシング３内に向けて突出する係合部８が第２壁面３ｂに溶接等で固定され、左側端部４ｂの長穴４ｃと係合部８のボルト挿通孔を重ねて、左側端部４ｂと係合部８がボルト締めされている。左側端部４ｂの長穴４ｃが支持部材４の長手方向に長い長穴であるので、各支持部材４は、左側端部４ｂ側において長手方向の往復動が許容される。図６（Ａ）は、図４中「イ」で指示された支持部材４と第２壁面３ｂとの係合個所とその周囲を拡大表示した要部平面図で、図６（Ｂ）は、図１中「イ」で指示された支持部材４と第２壁面３ｂとの係合個所とその周囲を拡大表示した要部断面図である。
【００３５】
振動付加装置５は、エアーノッカ、振動モータ等の機械的振動発生源で、図３乃至図５に示すように、ケーシング３の第１壁面３ａの外側に型鋼９を介して設置されている。本実施形態では、６台の振動付加装置５を使用し、３台は、偶数番目の直線部２ａを支持する各支持部材４の右側端部４ａが第１壁面３ａに支持される位置に沿って分散して設置され、他の３台は、偶数番目の直線部２ａを支持する各支持部材４の右側端部４ａが第１壁面３ａに支持される位置に沿って分散して設置されている。型鋼９は、第１壁面３ａを補強するとともに、振動付加装置５が発生する機械的振動を各支持部材４に均等に伝達するために設けられている。
【００３６】
６台の振動付加装置５が夫々に発生した機械的振動は、振動付加装置５が設置されている型鋼を介して第１壁面３ａに伝達し、第１壁面３ａに固定された各支持部材４に伝達し、各支持部材４に支持された複数の伝熱管パネル２の各伝熱管の全体に亘って伝達し、各伝熱管の管表面に堆積したダストが、その堆積位置に関係なく、当該機械的振動によって振り落とされ除去される。
【００３７】
本実施形態では、複数の支持部材４は、第１壁面３ａから機械的振動を各伝熱管パネル２に伝達するとともに、各伝熱管パネル２を第１壁面３ａと第２壁面３ｂ間で懸架し、各伝熱管パネル２の荷重を支持する機能を果たすことになる。
【００３８】
次に、本発明装置の別実施形態について説明する。
【００３９】
〈１〉上記実施形態において、本発明装置を備えた熱交換器の一例としてエコノマイザを想定したが、熱交換器は、ボイラや過熱器等であっても構わない。
【００４０】
〈２〉上記実施形態において、本発明装置を備えた熱交換器は、周囲４方の側面がケーシング３で囲まれ上下が開放され、熱交換用の高温ガスが上下方向に通流する構造としたが、高温ガスが横方向に通流する構造としても構わない。例えば、第１壁面３ａと第２壁面３ｂを上下に、第３壁面３ｃと第４壁面３ｄを左右に配置するようにしても構わない。この場合、各支持部材４の長手方向（延伸方向）は鉛直方向となる。
【００４１】
〈３〉上記実施形態において例示した、伝熱管パネル２の構造、パネル枚数、直線部２ａとＵ字型折り返し部２ｂの各個数、伝熱管パネル２を支持する支持部材４の個数、支持部材４で支持される伝熱管の支持位置は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００４２】
〈４〉上記実施形態では、支持部材４として、平型鋼を用いる場合を説明したが、Ｌ型鋼やＨ型鋼等の他の断面形状の型鋼を用いても構わない。
【００４３】
〈５〉また、上記実施形態では、各支持部材４は、各貫通孔において夫々別々の伝熱管パネル２を支持する構成としたが、例えば、支持部材４の幅を広くして、貫通孔を一列ではなく２列で形成し、各伝熱管パネル２を、２箇所の伝熱管の支持位置を２つずつの貫通孔で支持するようにしても構わない。
【００４４】
〈６〉また、上記実施形態では、各支持部材４の伝熱管の支持位置は、伝熱管の直線部２ａの左右２箇所としたが、支持位置を３箇所以上に分散させても構わない。更に、支持部材４の一端の固定方法や、他端の長手方向に往復動可能な支持方法も、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に沿って適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る伝熱管のダスト除去装置は、エコノマイザ、ボイラ、過熱器等の熱交換器の伝熱管の管表面に堆積したダストを除去するために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る伝熱管のダスト除去装置の一実施形態を備えたエコノマイザを正面から見た図２及び図３のＡ−Ａ’断面における断面図
【図２】本発明に係る伝熱管のダスト除去装置の一実施形態を備えたエコノマイザを右側面から見た図１のＢ−Ｂ’断面における断面図
【図３】本発明に係る伝熱管のダスト除去装置の一実施形態を備えたエコノマイザを右側面から見た側面図
【図４】本発明に係る伝熱管のダスト除去装置の一実施形態を備えたエコノマイザを上面から見た平面図
【図５】（Ａ）：図４中「ア」で指示された支持部材と第１壁面の結合部とその周囲を拡大表示した要部平面図、（Ｂ）：図１中「ア」で指示された支持部材と第１壁面の結合部とその周囲を拡大表示した要部断面図
【図６】（Ａ）：図４中「イ」で指示された支持部材と第２壁面との係合個所とその周囲を拡大表示した要部平面図、（Ｂ）：図１中「イ」で指示された支持部材と第２壁面との係合個所とその周囲を拡大表示した要部断面図
【符号の説明】
【００４７】
１：    エコノマイザ（熱交換器）
２：    伝熱管パネル
２ａ：  直線部
２ｂ：  Ｕ字型折り返し部
２ｃ：  送入端
２ｄ：  送出端
３：    ケーシング
３ａ：  第１壁面
３ｂ：  第２壁面
３ｃ：  第３壁面
３ｄ：  第４壁面
４：    支持部材
４ａ：  支持部材の右側端部
４ｂ：  支持部材の左側端部
４ｃ：  ボルト挿通用の長穴
５：    振動付加装置
６：    送入管
７：    送出管
８：    係合部
９：    型鋼
【図１】
2006292265.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006292265.tif 000006
【図５】
2006292265.tif 000007
【図６】
2006292265.tif 000008