(57)【要約】【課題】熱媒体の上部熱交換室のトレイへの固着を確実に防止できる熱交換装置を提供することである。【解決手段】上部熱交換室２の各トレイ６を、中空密閉構造で上面が先端側へ下降傾斜する中空傾斜トレイとして、この中空傾斜トレイの内部に冷却空気１６を供給し、トレイ６の上面に固着しようとする熱媒体９の表面に付着する金属塩化物を、その融点以下に冷却して粘着性を低減することにより、熱媒体９をトレイ６上面の下降傾斜面に沿ってスムーズに落下させ、熱交換装置の高い熱交換効率と安定した運転を確保できるようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温気体が流通する上部熱交換室と、低温気体が流通する下部熱交換室とを小断面の連通部で連通し、各熱交換室にトレイを複数段に設けて、上部熱交換室の上部から投入される粒状の熱媒体を、前記上部熱交換室の各トレイ、連通部、下部熱交換室の各トレイ、下部熱交換室の底部へと順次落下させ、前記各熱交換室を流通する気体と熱交換させる熱交換装置において、前記高温気体として高温排ガスを用い、前記上部熱交換室のトレイの少なくとも一つを、中空密閉構造で上面が先端側へ下降傾斜する中空傾斜トレイとし、この中空傾斜トレイの内部に冷却空気を供給するようにしたことを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記中空傾斜トレイを振動させる振動手段を設けた請求項１に記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粒状の熱媒体を用いて、高温気体の顕熱を低温気体に回収する熱交換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
直径１〜３ｍｍ程度の粒状熱媒体を上部熱交換室から下部熱交換室へと循環させて、上部熱交換室を流通する高温気体としての高温排ガスの顕熱を、下部熱交換室を流通する低温気体に回収する熱交換装置では、高温排ガス中に含まれる金属塩化物が熱媒体の表面に付着する。このため、熱媒体が金属塩化物の粘着力で各熱交換室に設けられたトレイに固着して、熱媒体のトレイ上での円滑な動きが阻害されることがある。
【０００３】
このように熱媒体がトレイに固着すると、熱交換効率が低下するのみでなく、熱媒体の熱交換装置内での循環が悪くなって、熱交換装置の運転ができなくなる恐れもある。この場合は、熱交換装置の運転を停止して、トレイに固着した熱媒体を除去する必要がある。
【０００４】
このような熱媒体のトレイへの固着を防止する手段としては、トレイに振動を付与したり、トレイを先端側へ下降傾斜させたりすることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２８３６７６号公報（第３−５頁，第１−２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した高温排ガス中に含まれる金属塩化物は、その融点である６００℃前後以上のときに高い粘着性を帯びるので、特に上部熱交換室のトレイに熱媒体が固着しやすく、このように金属塩化物が高い粘着性を帯びる上部熱交換室では、トレイに振動を付与したり、トレイを先端側へ下降傾斜させたりしても、熱媒体のトレイへの固着を十分に防止できない問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、熱媒体の上部熱交換室のトレイへの固着を確実に防止できる熱交換装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、高温気体が流通する上部熱交換室と、低温気体が流通する下部熱交換室とを小断面の連通部で連通し、各熱交換室にトレイを複数段に設けて、上部熱交換室の上部から投入される粒状の熱媒体を、前記上部熱交換室の各トレイ、連通部、下部熱交換室の各トレイ、下部熱交換室の底部へと順次落下させ、前記各熱交換室を流通する気体と熱交換させる熱交換装置において、前記高温気体として高温排ガスを用い、前記上部熱交換室のトレイの少なくとも一つを、中空密閉構造で上面が先端側へ下降傾斜する中空傾斜トレイとし、この中空傾斜トレイの内部に冷却空気を供給するようにした構成を採用した。
【０００９】
すなわち、上部熱交換室のトレイの少なくとも一つを、中空密閉構造で上面が先端側へ下降傾斜する中空傾斜トレイとして、この中空傾斜トレイの内部に冷却空気を供給することにより、トレイの表面温度を低下させて、トレイの上面に固着しようとする熱媒体の表面に付着する金属塩化物を、その融点以下に冷却して粘着性を低減し、熱媒体がトレイ上面の下降傾斜面に沿ってスムーズに落下するようにした。また、トレイの下面に接触する熱媒体も、固着させずにそのまま落下させることができる。
【００１０】
前記中空傾斜トレイを振動させる振動手段を設けることにより、より確実に熱媒体のトレイへの固着を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１の実施形態を示す。この熱交換装置は、図１に示すように、高温排ガス１が流通する上部熱交換室２と、低温気体３が流通する下部熱交換室４とが、小断面の連通部５で連通され、各熱交換室２、４に、それぞれトレイ６、７が複数段に設けられている。ホッパ８から上部熱交換室２の上部に投入される粒状の熱媒体９は、上部熱交換室２の各トレイ６、連通部５、下部熱交換室４の各トレイ７、下部熱交換室４の底部へと順次落下して、上部熱交換室２を通気口１０から排気口１１へと流通する高温排ガス１との接触で顕熱を回収し、下部熱交換室４を通気口１２から排気口１３へと流通する低温気体３に回収した顕熱を放出して熱交換する。熱交換して下部熱交換室４の底部から排出される熱媒体９は、エアリフト１４により戻し経路１５を通して上方のホッパ８へ戻され、上部熱交換室２に再投入されて循環使用される。
【００１２】
図２に示すように、前記上部熱交換室２の各トレイ６は、中空密閉構造で上面が先端側へ下降傾斜する中空傾斜トレイとされ、その内部に冷却空気１６を供給、排出する給気管１７と排気管１８が設けられるとともに、打槌式の振動装置１９が取り付けられている。トレイ６上面の傾斜角は約６０度に設定されている。なお、下部熱交換室４のトレイ７は一般的な多孔板トレイとされ、打槌式の振動装置１９で振動を付与されるようになっている。
【００１３】
前記給気管１７からは常時冷却空気１６が供給され、トレイ６の表面が、熱媒体９の表面に付着する金属塩化物の融点よりも十分に低い４００〜５００℃に冷却されるようになっている。なお、トレイ６の表面を冷却して排気管１８から排出される昇温された空気は、燃焼炉等の予熱空気として利用されるようになっている。
【００１４】
図３は、第２の実施形態を示す。この熱交換装置は、基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、上部熱交換室２の各トレイ６の形態のみが異なる。このトレイ６も中空密閉構造で冷却空気１６の給気管１７と排気管１８が設けられ、上面と下面がともに先端側へ傾斜している。この実施形態では、冷却空気１６が間歇的に給気管１７から供給されるようになっており、この冷却空気１６の間歇供給によるトレイ６表面の急な温度変化により、固着してしまった熱媒体９を剥離させることも期待できる。その他の部分は第１の実施形態と同じである。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の熱交換装置は、上部熱交換室のトレイの少なくとも一つを、中空密閉構造で上面が先端側へ下降傾斜する中空傾斜トレイとして、この中空傾斜トレイの内部に冷却空気を供給することにより、トレイの上面に固着しようとする熱媒体の表面に付着する金属塩化物を、その融点以下に冷却して粘着性を低減するようにしたので、熱媒体をトレイ上面の下降傾斜面に沿ってスムーズに落下させ、熱交換装置の高い熱交換効率と安定した運転を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の熱交換装置を示す概略縦断正面図
【図２】図１の熱交換装置の要部を拡大して示す縦断面図
【図３】第２の実施形態の熱交換装置を示す概略縦断正面図
【符号の説明】
１  高温排ガス
２  上部熱交換室
３  低温気体
４  下部熱交換室
５  連通部
６、７  トレイ
８  ホッパ
９  熱媒体
１０  通気口
１１  排気口
１２  通気口
１３  排気口
１４  エアリフト
１５  戻し経路
１６  冷却空気
１７  給気管
１８  排気管
１９  振動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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