(57)【要約】【課題】伝熱管を容易にかつ安全に交換可能にすることにある。【解決手段】灰溶融炉２から排出される排ガスを導入する導管５と、導管５内に配置される伝熱管６１、６１１とを備え、導管５を通過する排ガスの熱を伝熱管６１、６１１内を通過する被加熱流体に伝えるように構成したものであり、伝熱管６１、６１１を複数備えてなる伝熱ユニット６を導管５に対して着脱自在に構成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰溶融炉から排出される排ガスを導入する導管と、この導管内に配置される伝熱管とを備え、上記導管を通過する上記排ガスの熱を上記伝熱管内を通過する被加熱流体に伝える灰溶融設備の排ガス利用熱交換器であって、
上記伝熱管を複数備えてなる伝熱ユニットを上記導管に対して着脱自在に構成したことを特徴とする灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【請求項２】
上記伝熱ユニットは、上記複数の伝熱管の先端部を連結する先端部連結部材と、上記複数の伝熱管の基端部を連結する基端部連結部材とを有し、
上記導管の周壁部には、上記伝熱ユニットの装着を開始する位置に、上記先端部連結部材が挿入可能な大きさで、かつ当該伝熱ユニットの装着が完了した時点で上記基端部連結部材の外周縁部によって閉塞される大きさの第１開口部が設けられていると共に、上記伝熱ユニットの装着が完了した時点で上記先端部連結部材が当接する位置に、当該先端部連結部材の外周縁部によって閉塞される大きさの第２開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【請求項３】
上記第１開口部の周囲の第１ストッパ部と上記基端部連結部材とを、及び上記第２開口部の周囲の第２ストッパ部と上記先端部連結部材とを、それぞれネジによって連結すべく構成したことを特徴とする請求項２に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【請求項４】
上記導管における上記排ガスの流れの少なくとも最上流に位置する伝熱管は、熱伝導性の低い低熱伝導管によって構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【請求項５】
上記低熱伝導管は、伝熱管用の管材を二重に配置した構造になっていることを特徴とする請求項４に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【請求項６】
上記伝熱ユニットに流入する上記被加熱流体を大気としての空気とし、上記伝熱ユニットを通ることによって上記排ガスによって加熱され、上記伝熱ユニットから流出した後の加熱空気の一部を上記空気と共に上記伝熱ユニットに供給することにより、上記伝熱管の外表面の温度を排ガスの露点を超える温度に調整する導入空気温度調整手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【請求項７】
上記導入空気温度調整手段は、上記空気を上記伝熱ユニットに供給するブロワと、このブロワに流入する上記空気の流量を調整する第１の流量調整手段と、上記加熱空気が上記ブロワと上記第１の流量調整手段との間に流入する流量を調整する第２の流量調整手段とを備えていることを特徴とする請求項６に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【請求項８】
上記導入空気温度調整手段は、制御手段を備えており、
上記制御手段は、上記導管の排ガス入口温度と、上記伝熱ユニットの空気流入温度との平均値として推定される上記導管における排ガスの流れの最も上流側に位置する上記伝熱管の外表面温度を、排ガスの露点を超える温度に調整すべく、上記第１の流量調整手段及び／又は上記第２の流量調整手段を制御するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【請求項９】
上記導入空気温度調整手段は、制御手段を備えており、
上記制御手段は、上記導管の排ガス出口温度と、上記伝熱ユニットの空気出口温度との平均値として推定される上記導管における排ガスの流れの最も下流側に位置する上記伝熱管の外表面温度を、排ガスの露点を超える温度に調整すべく、上記第１の流量調整手段及び／又は上記第２の流量調整手段を制御するように構成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灰溶融炉から排出される排ガスの熱を利用して被加熱流体を加熱する灰溶融設備の排ガス利用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物は、これまで埋立処理されていたものでも、埋立地の枯渇や環境破壊等の問題から、次第に焼却処理されるようになってきている。しかし、焼却処理を行っても、例えばストーカ炉や流動床炉等の焼却炉の炉底から排出される主灰（焼却灰）や、当該焼却炉の排ガス等からフィルタ等で捕集される飛灰（これらの主灰および飛灰を焼却残渣という）に、重金属類やダイオキシン類等の含有率が高いため、これらをそのまま埋立処理するには問題がある。
【０００３】
このため、近年、焼却残渣を灰溶融炉に投入し、高温雰囲気下において溶融処理することにより、ダイオキシン類等の有害物質の無害化を図るとともに、焼却残渣の減容化を図ることが行われている。
【０００４】
このような灰溶融設備としては、例えば図１１に示すような灰溶融設備１が知られている。この灰溶融設備１は、灰溶融炉２の下流側に各種の排ガス処理装置としての二次燃焼炉３１、排ガス冷却装置３２、空気予熱器４、バグフィルター（ろ過集塵機）３３、排風機（図示せず）、煙突（図示せず）及びこれらを連結する排ガス管３４、３５、３６、３７…を備えた構成になっている。
【０００５】
空気予熱器４は、灰溶融炉２から排出される排ガスの熱を利用して空気（被加熱流体）を加熱する排ガス利用熱交換器として構成されたものであり、排ガスを導入する導管４１と、この導管４１内に配置され、空気を導入する伝熱管４２とを備えた構成になっている。また、各伝熱管４２は、導管４１の周壁部に溶接により固定されている。
【０００６】
上記灰溶融設備１においては、灰溶融炉２から排出した排ガスを二次燃焼炉３１で加熱した後、排ガス冷却装置３２において水の蒸発潜熱を利用して急冷し、この急冷後も未だ高温状態にある排ガスを空気予熱器４に導入して空気を加熱し、この空気予熱器４を通過した後の排ガスを、バグフィルター３３に送って塵埃を捕集した後、煙突から大気に放出することになる。
【０００７】
また、空気予熱器４において加熱された空気は、例えば灰溶融炉２において燃料の燃焼のために有効に利用されることになる。
【０００８】
ところで、上記空気予熱器４においては、排ガス中にスケールが含有されていることから、当該スケールが伝熱管に付着すると共に、その厚さを徐々に増すことになる。このため、時間の経過と共に、導管内の流路が狭まると共に、伝熱管４２による熱交換効率が低下することになる。また、排ガスは、酸性ガスを含んでいて露点が高い上に、多量の水分を含んでいることから、伝熱管４２の外表面に酸性の結露が生じやすく、低温腐食が発生しやすい。
【０００９】
このため、時間の経過に伴って、伝熱管４２を交換する必要があるが、その交換作業は、伝熱管４２が導管４１の周壁部に溶接されていることから、ガス溶断やプラズマ溶断によって行わなければならず、大変手間のかかる作業になる。しかも、スケール中にダイオキシンが含有されているおそれがあるので、溶断時の加熱によって、ダイオキシンに暴露される危険がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、伝熱管を容易にかつ安全に交換することのできる灰溶融設備の排ガス利用熱交換器を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、灰溶融炉から排出される排ガスを導入する導管と、この導管内に配置される伝熱管とを備え、上記導管を通過する上記排ガスの熱を上記伝熱管内を通過する被加熱流体に伝える灰溶融設備の排ガス利用熱交換器であって、上記伝熱管を複数備えてなる伝熱ユニットを上記導管に対して着脱自在に構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、請求項１に記載の発明において、上記伝熱ユニットは、上記複数の伝熱管の先端部を連結する先端部連結部材と、上記複数の伝熱管の基端部を連結する基端部連結部材とを有し、上記導管の周壁部には、上記伝熱ユニットの装着を開始する位置に、上記先端部連結部材が挿入可能な大きさで、かつ当該伝熱ユニットの装着が完了した時点で上記基端部連結部材の外周縁部によって閉塞される大きさの第１開口部が設けられていると共に、上記伝熱ユニットの装着が完了した時点で上記先端部連結部材が当接する位置に、当該先端部連結部材の外周縁部によって閉塞される大きさの第２開口部が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、請求項２に記載の発明において、上記第１開口部の周囲の第１ストッパ部と上記基端部連結部材とを、及び上記第２開口部の周囲の第２ストッパ部と上記先端部連結部材とを、それぞれネジによって連結すべく構成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、上記導管における上記排ガスの流れの少なくとも最上流に位置する伝熱管は、熱伝導性の低い低熱伝導管によって構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、請求項４に記載の発明において、上記低熱伝導管は、伝熱管用の管材を二重に配置した構造になっていることを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、上記伝熱ユニットに流入する上記被加熱流体を大気としての空気とし、上記伝熱ユニットを通ることによって上記排ガスによって加熱され、上記伝熱ユニットから流出した後の加熱空気の一部を上記空気と共に上記伝熱ユニットに供給することにより、上記伝熱管の外表面の温度を排ガスの露点を超える温度に調整する導入空気温度調整手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
請求項７に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、請求項６に記載の発明において、上記導入空気温度調整手段は、上記空気を上記伝熱ユニットに供給するブロワと、このブロワに流入する上記空気の流量を調整する第１の流量調整手段と、上記加熱空気が上記ブロワと上記第１の流量調整手段との間に流入する流量を調整する第２の流量調整手段とを備えていることを特徴としている。
【００１８】
請求項８に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、請求項７に記載の発明において、上記導入空気温度調整手段は、制御手段を備えており、上記制御手段は、上記導管の排ガス入口温度と、上記伝熱ユニットの空気流入温度との平均値として推定される上記導管における排ガスの流れの最も上流側に位置する上記伝熱管の外表面温度を、排ガスの露点を超える温度に調整すべく、上記第１の流量調整手段及び／又は上記第２の流量調整手段を制御するように構成されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項９に記載の発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器は、請求項７又は８に記載の発明において、上記導入空気温度調整手段は、制御手段を備えており、上記制御手段は、上記導管の排ガス出口温度と、上記伝熱ユニットの空気出口温度との平均値として推定される上記導管における排ガスの流れの最も下流側に位置する上記伝熱管の外表面温度を、排ガスの露点を超える温度に調整すべく、上記第１の流量調整手段及び／又は上記第２の流量調整手段を制御するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
上記請求項１〜５に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、複数の伝熱管を備えてなる伝熱ユニットが導管に対して着脱自在に構成されているので、伝熱管にスケールが付着したり、伝熱管が例えば酸性の結露によって腐食した場合でも、当該伝熱管を伝熱ユニットごと簡単に交換することができる。しかも、伝熱管を溶断により導管から取り外す必要もないので、スケール中のダイオキシンが加熱により暴露される危険もない。
従って、伝熱管を容易にかつ安全に交換することができる。
【００２１】
請求項２に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、導管の周壁部における伝熱ユニットの装着を開始する位置に、先端部連結部材が挿入可能な大きさで、かつ当該伝熱ユニットの装着が完了した時点で基端部連結部材の外周縁部によって閉塞される大きさの第１開口部が設けられていると共に、導管の周壁部における伝熱ユニットの装着が完了した時点で先端部連結部材が当接する位置に、当該先端部連結部材の外周縁部によって閉塞される大きさの第２開口部が設けられているので、伝熱ユニットの先端部を第１開口部から第２開口部に向けて挿入する場合にのみ、伝熱ユニットを導管内の正規の位置に装着することができる。
【００２２】
従って、導管に対する伝熱ユニットの設置方向及び設置位置を間違えることがない。しかも、伝熱ユニットの設置が完了した時点で、導管における第１開口部及び第２開口部を閉塞することができるという利点がある。
【００２３】
請求項３に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、第１開口部の周囲の第１ストッパ部と基端部連結部材とを、及び第２開口部の周囲の第２ストッパ部と先端部連結部材とを、それぞれネジによって連結すべく構成しているので、伝熱ユニットを導管に簡単かつ確実に固定することができると共に、当該伝熱ユニットを導管から簡単に取り外すことができる。
【００２４】
請求項４に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、導管における排ガスの流れの少なくとも最上流に位置する伝熱管を、熱伝導性の低い低熱伝導管によって構成しているので、被加熱流体として例えば冬期における低温となった大気（空気）を導入しても、当該低熱伝導管の外表面の温度が排ガスの露点以下になるのを防止することができる。例えば、酸性ガスを含んでいて露点が高く、かつ多量の水分を含んだ排ガスに対しても、低熱伝導管の外表面に酸性液の結露が生じるのを防止することができる。
従って、結露によって伝熱管が腐食するのを防止することができる。
【００２５】
なお、低熱伝導管は、導入する大気の温度及び排ガスの性状に応じて、その外表面が排ガスの露点以下とならないような熱伝導性を有する周壁部によって構成することになる。
【００２６】
請求項５に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、低熱伝導管が伝熱管用の管材を二重に配置した構造になっているので、従来から使われてきた管材による簡単な構造であるにもかかわらず、各管材の間の空気やその他の気体の層によって、熱伝導性を充分に低下させることができる。
【００２７】
請求項６に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、伝熱ユニットに流入する被加熱流体を大気としての空気とし、伝熱ユニットを通ることによって排ガスにより加熱され、伝熱ユニットから流出した後の加熱空気の一部を空気と共に上記伝熱ユニットに供給することにより、伝熱管の外表面の温度を排ガスの露点を超える温度に調整する導入空気温度調整手段を備えているので、排ガスの湿度や大気の温度等の条件によって、伝熱管の外表面に結露が生じるおそれがある場合でも、伝熱管の外表面に結露が生じるのを確実に防止することができる。
【００２８】
請求項７に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、導入空気温度調整手段が、空気を伝熱ユニットに供給するブロワと、このブロワに流入する空気の流量を調整する第１の流量調整手段と、加熱空気がブロワと第１の流量調整手段との間に流入する流量を調整する第２の流量調整手段とを備えているので、第１の流量調整手段及び／又は第２の流量調整手段を調整することにより、伝熱管の外表面の温度を排ガスの露点を超える温度に容易に調整することができる。
【００２９】
請求項８に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、導管の排ガス入口温度と、伝熱ユニットの空気流入温度との平均値として推定される導管における排ガスの流れの最も上流側に位置する伝熱管の外表面温度を、排ガスの露点を超える温度に調整すべく、第１の流量調整手段及び／又は第２の流量調整手段を制御するように構成された制御手段を備えているので、最上流位置の伝熱管の外表面に結露が生じるのを自動的に防止することができる。
【００３０】
請求項９に記載の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器によれば、導管の排ガス出口温度と、伝熱ユニットの空気出口温度との平均値として推定される導管における排ガスの流れの最も下流側に位置する伝熱管の外表面温度を、排ガスの露点を超える温度に調整すべく、第１の流量調整手段及び／又は第２の流量調整手段を制御するように構成された制御手段を備えているので、最下流位置の伝熱管の外表面に結露が生じるのを自動的に防止することができる。
【００３１】
また、最上流位置の伝熱管及び最下流位置の伝熱管の両者の外表面温度を排ガスの露点を超える温度に調整した場合には、最上流位置から最下流位置までの全ての伝熱管の外表面温度が排ガスの露点を超える温度になるので、全ての伝熱管の外表面に結露が生じるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明の灰溶融設備の排ガス利用熱交換器の一実施の形態としての空気予熱器について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
この実施の形態で示す空気予熱器４は、図１１に示すように、灰溶融設備１における灰溶融炉２から排出され、二次燃焼炉３１及び排ガス冷却装置３２を通過後の排ガスを用いて空気（被加熱流体）を加熱するものであって、図９に示すように、上記排ガスを導入する導管５と、この導管５に対して着脱自在に構成された複数の伝熱ユニット６とを備えた構成になっている。この伝熱ユニット６は、導管５の上部から下部までの間に１０セット設置されるようになっている。なお、導管５の上部側は、排ガスの流れの上流側に位置している。
【００３４】
図１〜図８は、伝熱ユニット６のうち最上流位置に配置された伝熱ユニット６を示している。この最上流位置の伝熱ユニット６は、複数（この実施の形態では４０本）の伝熱管６１と、各伝熱管６１の先端部を連結する先端部連結部材６２と、当該各伝熱管６１の基端部を連結する基端部連結部材６３とを備えた構成になっている。
【００３５】
伝熱管６１は、最上流位置の伝熱ユニット６においては、熱伝導性の低い低熱伝導管によって構成されており、他の伝熱ユニット６においては、通常の熱伝導性を有する伝熱管によって構成されている。なお、低熱伝導管からなる伝熱管については、図１〜図９に示すように、符号６１をもって示し、通常の伝熱管については符号６１１（図９参照）をもって示す。
【００３６】
伝熱管６１は、図７及び図８に示すように、直線状に延在する通常の伝熱管用の鋼管（管材）によって形成された内鋼管６１ａと外鋼管６１ｂとを一定の間隔をおいて二重に配置した構造になっている。内鋼管６１ａと外鋼管６１ｂとは、その両端部が全周溶接によって互いに連結されている。この場合、内鋼管６１ａの各端部における外周面の径を外鋼管６１ｂの内周面の径まで拡大するか、あるいは外鋼管６１ｂの各端部における内周面の径を内鋼管６１ａの外周面の径まで縮小した上で、これらの内鋼管６１ａ及び外鋼管６１ｂの両端部を互いに溶接により連結することが好ましい。なお、これらの内鋼管６１ａ及び外鋼管６１ｂの拡径及び縮径は、例えばビーディング加工により容易に行うことができる。また、伝熱管６１は、鋼管以外の金属管（例えば銅管）を二重に配置したもので構成してもよい。
【００３７】
また、伝熱管６１は、伝熱ユニット６が導管５に装着された状態において、当該導管５内を横断するように配置されると共に、内鋼管６１ａ内に上記空気が導入されるようになっている。
【００３８】
更に、各伝熱管６１は、図２〜図６に示すように、先端部連結部材６２及び基端部連結部材６３に形成された複数の貫通孔にそれぞれ挿通されることにより、端面視で縦に４本、横に１０本となるように一定の間隔をおいて配置されると共に、全周溶接により各連結部材６２、６３に連結されている。なお、上記縦方向は、排ガスが導管５内を流れる方向に対応している。また、最上流位置以外の伝熱ユニット６に設置される伝熱管６１１は、１本の直線状に延在する通常の伝熱管用の鋼管（管材）によって形成されている。この例では、伝熱管６１１は、伝熱管６１の外鋼管６１ｂのみによって形成されている。この伝熱管６１１についても、鋼管以外の金属管によって構成してもよい。
【００３９】
先端部連結部材６２は、図４及び図６に示すように、四角形状の鋼板によって形成されている。この先端部連結部材６２には、外周縁部に沿って複数のねじ孔６２ａが形成されている。
【００４０】
基端部連結部材６３は、図３、図５及び図６に示すように、各伝熱管６１と溶接により連結される四角形状の一枚の鋼板６３ａと、この鋼板６３ａにおける基端側の面の外周縁部に溶接され、鋼板６３ａの外周縁より外側に突出した外周縁を有する四角形の枠状鋼板６３ｂとによって一体に形成されている。枠状鋼板６３ｂには、鋼板６３ａの外側に位置する外周縁部に沿って複数の貫通孔６３ｃが形成されている。
【００４１】
導管５は、図１及び図９に示すように、断面が四角形の筒状に形成されており、その互いに対向する一方の周壁部５ａには、各伝熱ユニット６の装着を開始する位置に、先端部連結部材６２が挿入可能な大きさの四角形状に形成され、かつ当該伝熱ユニット６の装着が完了した時点で基端部連結部材６３の外周縁部である枠状鋼板６３ｂによって閉塞される第１開口部５１ａが設けられている。
【００４２】
また、導管５における互いに対向する他方の周壁部５ｂには、図１及び図２に示すように、伝熱ユニット６の装着が完了した時点で先端部連結部材６２が当接する位置に、先端部連結部材６２の外周縁部によって閉塞される大きさの四角形状に形成された第２開口部５２ａが設けられている。
【００４３】
第１開口部５１ａの周囲は、図１に示すように、四角形の枠状に形成され、導管５に溶接により固定された第１ストッパ部５１によって構成されている。この第１ストッパ部５１には、図８に示すように、当該第１ストッパ部５１に当接した状態の基端部連結部材６３における枠状鋼板６３ｂの各貫通孔６３ｃに対応する位置に、貫通孔５１ｂが形成されている。また、第１ストッパ部５１の裏面には、各貫通孔５１ｂと同軸状にナット５１ｃが溶接されている。
【００４４】
第２開口部５２ａは、図２に示すように、導管５に装着された伝熱ユニット６の各伝熱管６１の先端部を露出させる広がりを有するように形成されている。また、第２開口部５２ａの周囲は、四角形の枠状に形成され、導管５に溶接により固定された第２ストッパ部５２によって構成されている。
【００４５】
第２ストッパ部５２には、図７に示すように、その内周縁部に沿って、当該第２ストッパ部５２に当接した状態の先端部連結部材６２のねじ孔６２ａに対応する位置に、貫通孔５２ｂが形成されている。更に、第２ストッパ部５２には、その外周縁部に沿って貫通孔５２ｃが形成されており、当該第２ストッパ部５２の裏面には、各貫通孔５２ｃと同軸状にナット５１ｃが溶接されている。
【００４６】
また、一方の周壁部５ａには、図９に示すように、最上流位置の第１開口部５１ａに対応する位置に、伝熱ユニット６の各伝熱管６１に空気を導入するためのダクト７１が設けられていると共に、最下流位置の第１開口部５１ａに対応する位置に、伝熱ユニット６の各伝熱管６１１から空気を排出するためのダクト７２が設けられている。
【００４７】
更に、一方又は他方の周壁部５ａ、５ｂには、隣接する上下の第１開口部５１ａ又は隣接する上下の第２開口部５２ａに対応する位置に、上方の伝熱ユニット６から流出した空気をその直下の伝熱ユニット６に導入するためのダクト７３が複数設けられている。
【００４８】
そして、例えば最上流位置のダクト７１は、図８に示すように、その先端のフランジ部７１ａに複数の貫通孔７１ｂが形成されており、この貫通孔７１ｂを通り、上述した貫通孔６３ｃ、５１ｂを通ってナット５１ｃに螺合するボルト（ネジ）７１ｃによって、基端部連結部材６３と共に、第１ストッパ部５１に固定されるようになっている。
【００４９】
また、一方の周壁部５ａに設けることになる最下流位置のダクト７２や他のダクト７３についても、上記ダクト７１と同様に、ボルト７１ｃによって、基端部連結部材６３と共に、第１ストッパ部５１に固定されるようになっている。
【００５０】
他方の周壁部５ｂ側に設けられるダクト７３は、図７に示すように、その先端のフランジ部７３ａに複数の貫通孔７３ｂが形成されており、この貫通孔７３ｂを通り、第２ストッパ部５２の貫通孔５２ｃを通ってナット５１ｃに螺合するボルト（ネジ）７１ｃによって、第１ストッパ部５１に固定されるようになっている。
【００５１】
但し、図９に示すダクト７３の構造から、当該ダクト７３の下方位置のフランジ部７３ａが図７に示す最上流位置の第２開口部５２ａの下部に固定されることはない。ただし、ダクト７３を第２ストッパ部５２に固定する構造は、上述した図７に示す通りとなる。
【００５２】
また、伝熱ユニット６の先端部連結部材６２は、図７に示すように、第２ストッパ部５２の貫通孔５２ｂを通ってねじ孔６２ａに螺合するボルト（ネジ）６２ｂによって、第２ストッパ部５２に固定されるようになっている。
【００５３】
一方、導管５内には、図１に示すように、第１開口部５１ａから第２開口部５２ａに向かって挿入される伝熱ユニット６の先端部連結部材６２の左右の下端部を下方及び左右方向から支持する案内レール５３が設けられている。また、図１において、５４は、導管５おける周壁部５ａ、５ｂ等を構成するための構造部材である。
【００５４】
上記のように構成された灰溶融設備１の空気予熱器４においては、複数の伝熱管６１（又は伝熱管６１１）を有する伝熱ユニット６が導管５に対して着脱自在に構成されているので、伝熱管６１（又は伝熱管６１１）にスケールが付着した場合でも、当該伝熱管６１（又は伝熱管６１１）を伝熱ユニット６ごと簡単に交換することができる。この場合、伝熱ユニット６の先端部連結部材６２の左右の下端部を下方及び左右方向から支持する案内レール５３が設けられているので、伝熱ユニット６を導管５に挿入したり、当該導管５から引き出したりすることがスムーズにできる。しかも、導管５の周壁部等を溶断するなどしてスケールを加熱することもないので、スケールにダイオキシンが含有されている場合でも、当該ダイオキシンに暴露されるおそれがない。従って、伝熱管６１（又は伝熱管６１１）を簡単にかつ安全に交換することができる。
【００５５】
また、伝熱ユニット６の装着を開始する位置に、先端部連結部材６２が挿入可能な大きさで、かつ当該伝熱ユニット６の装着が完了した時点で基端部連結部材６３の外周縁部によって閉塞される大きさの第１開口部５１ａが設けられていると共に、伝熱ユニット６の装着が完了した時点で先端部連結部材６２が当接する位置に、当該先端部連結部材６２の外周縁部によって閉塞される大きさの第２開口部５２ａが設けられているので、伝熱ユニット６の先端部を第１開口部５１ａから第２開口部５２ａに向けて挿入する場合にのみ、伝熱ユニット６を導管５内の正規の位置に装着することができる。
【００５６】
従って、伝熱ユニット６を導管５における正規の方向及び正規の位置に確実に装着することができる。しかも、伝熱ユニット６の装着が完了した時点で、導管５における第１開口部５１ａ及び第２開口部５２ａを閉塞することができるという利点がある。
【００５７】
更に、第１開口部５１ａの周囲の第１ストッパ部５１と基端部連結部材６３とを、及び第２開口部５２ａの周囲の第２ストッパ部５２と先端部連結部材６２とを、それぞれボルト７１ｃ、７３ｃによって連結すべく構成しているので、伝熱ユニット６を導管５に確実かつ簡単に固定することができると共に、当該伝熱ユニット６を導管５から簡単に取り外すことができる。
【００５８】
一方、導管５における最上流位置の伝熱ユニット６に設けた伝熱管６１を、熱伝導性の低い低熱伝導管によって構成しているので、例えば冬期における低温の大気（空気）をダクト７１から伝熱ユニット６に導入した場合でも、当該伝熱管６１の外表面の温度が排ガスの露点以下になるのを防止することができる。即ち、排ガスは酸性ガスを含んでいて露点が高く、かつ多量の水分を含んでいるが、伝熱管６１の外表面に酸性液の結露が生じるのを防止することができる。従って、結露によって伝熱管６１が腐食するのを防止することができる。なお、最上流位置の伝熱ユニット６の下流側に位置する伝熱ユニット６においては、加熱すべき空気が最上流位置の伝熱ユニット６によって暖められることになるので、通常の伝熱管６１１を用いても、その伝熱管６１１の表面に結露が生じるのを防止することができる。
【００５９】
また、伝熱管６１は通常用いる伝熱管用の鋼管６１ａ、６１ｂを二重に配置した簡単な構造であるにもかかわらず、各鋼管６１ａ、６１ｂの間の空気層によって、熱伝導性を充分に低下させることができるという利点がある。
【００６０】
なお、上記実施の形態においては、最上流位置の伝熱ユニット６に低熱伝導管としての伝熱管６１を設けた例を示したが、当該伝熱ユニット６における最上流位置の伝熱管にのみ、結露が生じるおそれがあるのであれば、この最上流位置にのみ伝熱管６１を設けるように構成してもよい。また、最上流位置の伝熱ユニット６の下流側においても、伝熱管に結露が生じるのであれば、その結露が生じる位置まで伝熱管６１を設けることになる。
【００６１】
また、伝熱管６１は、大気の温度及び排ガスの性状に応じて、その外表面が排ガスの露点以下とならないような熱伝導性を有するように設計することが好ましい。この場合、例えば内鋼管６１ａと外鋼管６１ｂとの間隔を調整したり、内鋼管６１ａ及び外鋼管６１ｂを他の材質のものに交換したりすることなどにより、周壁部の熱伝導性を調整することが可能である。
【００６２】
更に、伝熱管６１としては、上述のように二重管によって構成するだけでなく、例えば通常の伝熱管の内面に樹脂のコーティングを施すなどにより、熱伝導性を低下させるように構成してもよい。
【００６３】
また、排ガスの湿度や大気の温度等の条件によって、伝熱管６１、６１１の外表面に結露が生じるおそれがある場合には、図１０に示すように、伝熱ユニット６に導入する大気としての空気の温度を調整する導入空気温度調整手段８を設けることによって、伝熱管６１、６１１の外表面に結露が生じるのを防止するように構成してもよい。
【００６４】
導入空気温度調整手段８は、一端部が空気予熱器４のダクト７１に接続された空気導入管路８１と、この空気導入管路８１の他端部に吐出口が接続されたブロワ８２と、このブロワ８２の吸気口に一端部が接続された吸気管路８３と、この吸気管路８３に設けられ、ブロワ８２に供給される空気の流量を調整する風量調整弁（第１の流量調整手段）８４と、この風量調整弁８４に供給される大気としての空気を清浄化するエアフィルタ８５と、一端部が空気予熱器４のダクト７２に接続され、伝熱ユニット６を通過した後の加熱空気を排出する加熱空気排出管路８６と、この加熱空気排出管路８６と風量調整弁８４の下流側の吸気管路８３とを接続する短絡管路８７と、この短絡管路８７に設けられ、当該短絡管路８７を介して加熱空気排出管路８６から吸気管路８３に流れる加熱空気の流量を調整する加熱風量調整弁（第２の流量調整手段）８８とを備えた構成になっている。
【００６５】
なお、伝熱ユニット６から加熱空気排出管路８６に流出した加熱空気は、基本的には灰溶融炉２のバーナに導き燃焼用空気として用いたり、バグフィルター３３（図１１参照）等で浄化された後の排ガスを大気に排出する煙突に導き当該煙突からの白煙（水蒸気）を防止するための空気として用いたりするなどにより、有効に利用されることになる。
【００６６】
また、導入空気温度調整手段８は、排ガス管３６から導管５に流入する直前の排ガスの温度である導管５の排ガス入口温度を検知する排ガス入口温度検知センサ（第１の温度検知手段）８ａと、導管５から排ガス管３７に流出した直後の排ガスの温度である導管５の排ガス出口温度を検知する排ガス出口温度検知センサ（第２の温度検知手段）８ｂと、ダクト７１から伝熱ユニット６に流入する直前の空気の温度である伝熱ユニット６の空気入口温度を検知する空気入口温度検知センサ（第３の温度検知手段）８ｃと、伝熱ユニット６からダクト７２に流出した直後の空気の温度である伝熱ユニット６の空気出口温度を検知する空気出口温度検知センサ（第４の温度検知手段）８ｄとを備え、各温度検知センサ８ａ〜８ｄで検知された各温度に基づいて風量調整弁８４及び加熱風量調整弁８８を調整するようになっている。
【００６７】
この場合、排ガスと空気の熱伝導率が近似していることから、伝熱管６１、６１１の外表面温度Ｔを、次の式（１）のように推定することができる。
Ｔ＝（排ガス温度＋空気温度）／２    …（１）
【００６８】
このため、排ガスの露点をＴ０とすれば、導管５における排ガスの流れの最も上流側に位置する伝熱管６１の外表面温度Ｔ１を下記の式（２）及び式（３）の条件を満たすように、加熱風量調整弁８８によって吸気管路８３に流入する加熱空気の流量を調整することにより、最上流位置の伝熱管６１の外表面に結露が生じるのを防止することができる。
【００６９】
Ｔ１＞Ｔ０    …（２）
Ｔ１＝（排ガス入口温度＋空気入口温度）／２    …（３）
【００７０】
即ち、導管５の排ガス入口温度と、伝熱ユニット６の空気流入温度との平均値として推定される最上流位置の伝熱管６１の外表面温度Ｔ１を、排ガスの露点Ｔ０を超える温度に調整すべく、加熱風量調整弁８８を制御することにより、当該最上流位置の伝熱管６１の外表面に結露が生じるのを防止することが可能となる。なお、加熱風量調整弁８８及び風量調整弁８４の双方又は一方を制御するようにしてもよい。
【００７１】
更に、導管５における排ガスの流れの最も下流側に位置する伝熱管６１１の外表面温度Ｔ２を下記の式（４）及び（５）の条件を満たすように、風量調整弁８４によって空気の流量を調整することにより、最下流位置の伝熱管６１１の外表面に結露が生じるのを防止することができる。
【００７２】
Ｔ２＞Ｔ０    …（４）
Ｔ２＝（排ガス出口温度＋空気出口温度）／２    …（５）
【００７３】
即ち、導管５の排ガス出口温度と、伝熱ユニット６の空気出口温度との平均値として推定される最下流位置の伝熱管６１１の外表面温度Ｔ２を、排ガスの露点Ｔ０を超える温度に調整すべく、風量調整弁８４を制御することにより、当該最下流位置の伝熱管６１１の外表面に結露が生じるのを防止することが可能となる。なお、風量調整弁８４及び加熱風量調整弁８８の双方又は一方を制御するようにしてもよい。
【００７４】
そして、空気予熱器４における排ガスから空気への伝熱効率の向上を図る上では、伝熱管６１、６１１の外表面温度Ｔ１、Ｔ２を露点Ｔ０に近づけることが好ましく、この場合には、風量調整弁８４及び加熱風量調整弁８８の双方又は一方を調整することになる。
【００７５】
また、風量調整弁８４及び加熱風量調整弁８８の制御は、各温度検知センサ８ａ〜８ｄで検知した排ガス入口温度、排ガス出口温度、空気入口温度及び空気出口温度に基づいて、人間が行ってもよいし、制御手段によって自動的に制御するように構成してもよい。
【００７６】
更に、露点Ｔ０は、排ガスの組成を考慮すると共に、結露を生じさせないための安全率的なものを考慮すると、例えば１６０℃程度の温度になる。
【００７７】
以上のように、導入空気温度調整手段８を設け、風量調整弁８４及び加熱風量調整弁８８を制御することにより、伝熱管６１、６１１の外表面に結露が生じるのを確実に防止することができる。
【００７８】
即ち、最上流位置の伝熱管６１及び最下流位置の伝熱管６１１の両者の外表面温度Ｔ１、Ｔ２を排ガスの露点Ｔ０を超える温度に調整した場合には、最上流位置から最下流位置までの全ての伝熱管６１、６１１の外表面温度が排ガスの露点を超える温度になるので、全ての伝熱管６１、６１１の外表面に結露が生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明の一実施の形態として示した灰溶融設備の空気予熱器の要部断面図である。
【図２】同灰溶融設備の空気予熱器を示す要部断面図であって、図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】同灰溶融設備の空気予熱器を示す要部断面図であって、図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】同灰溶融設備の空気予熱器における伝熱ユニットの先端視図である。
【図５】同灰溶融設備の空気予熱器における伝熱ユニットを基端視図である。
【図６】同灰溶融設備の空気予熱器における伝熱ユニットの平面図である。
【図７】同灰溶融設備の空気予熱器における伝熱ユニットと第２ストッパ部との連結構造を示す要部断面図である。
【図８】同灰溶融設備の空気予熱器における伝熱ユニットと第１ストッパ部との連結構造を示す要部断面図である。
【図９】同灰溶融設備の空気予熱器を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１０】同灰溶融設備の空気予熱器に導入空気温度調整手段を設けた例を示す概念図である。
【図１１】灰溶融設備及び当該灰溶融設備における従来の空気予熱器を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  灰溶融設備
２  灰溶融炉
４  空気予熱器（灰溶融設備の排ガス利用熱交換器）
５  導管
５ａ  一方の周壁部
５ｂ  他方の周壁部
６  伝熱ユニット
５１  第１ストッパ部
５１ａ  第１開口部
５２  第２ストッパ部
５２ａ  第２開口部
６１  伝熱管（低熱伝導管）
６１ａ  内鋼管
６１ｂ  外鋼管
６２  先端部連結部材
６３  基端部連結部材
７１ｃ、７３ｃ  ボルト（ネジ）
６１１  伝熱管
８  導入空気温度調整手段
８２  ブロワ
８４  風量調整弁（第１の流量調整手段）
８８  加熱風量調整弁（第２の流量調整手段）
【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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