(57)【要約】【課題】  高温空気燃焼技術を適用した工業炉、微粉炭焚ボイラ等の運転を停止することなく、フライアッシュ等の蓄熱回転体への付着による差圧の上昇を容易に解消することのできる、蓄熱式熱交換器を提供する。【解決手段】  本発明の蓄熱式熱交換器５は、内部を燃焼排気ガス路空間７と燃焼用空気路空間６とに区画された容器５０と、容器に装填され、燃焼排気ガス路空間と燃焼用空気路空間との間を回転移動する蓄熱回転体６１、６２とを備え、蓄熱回転体は、燃焼排気ガスの流れに沿って上流側に洗浄又は交換によって再生可能に装填された第１の蓄熱回転体６１と、第１の蓄熱回転体の下流側に装填された第２の蓄熱回転体６２とを備えることを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を燃焼排気ガス路空間と燃焼用空気路空間とに区画された容器と、
前記容器に装填され、前記燃焼排気ガス路空間と燃焼用空気路空間との間を回転移動する蓄熱回転体とを備え、
該蓄熱回転体が燃焼排気ガス路空間を移動するとき、前記燃焼排気ガス路空間を介して、前記容器の一端から他端に燃焼排気ガスを流して前記蓄熱回転体を加熱するとともに、該蓄熱回転体が前記燃焼用空気路空間へ移動するとき、前記燃焼用空気路空間を介して、前記容器の他端から一端に燃焼用空気を流して前記加熱された蓄熱回転体により燃焼用空気を加熱する蓄熱式熱交換器であって、
前記蓄熱回転体は、
燃焼排気ガスの流れに沿って上流側に洗浄又は交換によって再生可能に装填された第１の蓄熱回転体と、
該第１の蓄熱回転体の下流側に装填された第２の蓄熱回転体とを
備えることを特徴とする蓄熱式熱交換器。
【請求項２】
前記第１の蓄熱回転体には、
セラミックス製ぺブルの蓄熱材が充填されていることを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱式熱交換器。
【請求項３】
前記第１の蓄熱回転体は、
セラミックス製のハニカム構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱式熱交換器。
【請求項４】
前記燃焼用空気路空間の、前記第１の蓄熱回転体と、前記第２の蓄熱回転体との間には、洗浄空間が形成され、
前記洗浄空間に配設され、前記第１の蓄熱回転体にむけて洗浄ガスを噴射する洗浄装置を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の蓄熱式熱交換器。
【請求項５】
前記第１の蓄熱回転体は、
蓄熱材を充填するための複数の蓄熱材室を有し、
該各蓄熱材室から再生すべき蓄熱材を容器外へ排出する排出装置と、
再生済又は未使用の蓄熱材を蓄熱材室へ充填する充填装置とを
備えることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の蓄熱式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭等の固体燃料を用いる工業炉、微粉炭焚ボイラなどに付設されて好適な蓄熱式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器により燃焼排気ガス（以下、「排ガス」という。）から熱を回収し、その回収熱により燃焼用空気を例えば８００℃以上に加熱した上で、燃料と混合して燃焼させる高温空気燃焼技術が知られている。高温空気燃焼技術は、従来、気体燃料を対象として開発されてきたが、近年、微粉炭等固体燃料を燃焼させる微粉炭焚きボイラ或いは、ゴミ焼却炉その他の工業炉（以下、「工業炉等燃焼装置」という）において、本技術が適用されつつある。本技術の固体燃料工業炉等燃焼装置への適用により、燃焼率の向上、二酸化炭素排出量の削減や、高温高速燃焼による窒素酸化物の低減等の低公害化、或いは炉の小型化等が期待できる。
【０００３】
排ガスから熱を回収し、給気した燃焼用空気を加熱する方法として、蓄熱式熱交換器（以下、「熱交換器」という。）が知られている（特許文献１乃至３参照）。これは、例えば、熱交換器の内部を軸方向縦に２分割し、各々の区画に燃焼用空気と燃焼排気ガス（以下、「排ガス」という。）を別々に流し、熱交換器の中ほどに回転可能に嵌入した円柱形状の蓄熱回転体の半円部分ずつを接触させ、排ガスの熱を回収して蓄熱回転体の半分に熱を貯えるとともに、蓄熱回転体の他の半分では、貯えられた熱により燃焼用空気を加熱し、一定時間ごとに蓄熱回転体を半回転させ、前述の蓄熱と加熱を交互に繰り返すことにより、燃焼用空気を連続的に加熱できるので、高温空気燃焼を継続して実施することができる。
【０００４】
この熱交換器を用いた燃焼システムに微粉炭等の固体燃料を使用すると、排ガス中のダスト等が蓄熱回転体に付着し、その付着量が多い場合には、熱交換器前後の差圧が大きくなる問題が発生する。熱交換器前後の差圧が大きくなると、いったん工業炉等燃焼装置の運転を停止し、熱交換器内に溜まったフライアッシュ等の付着物を除去しなければならないので、工業炉等燃焼装置の稼働率を低下させ、運転コストを増大させる一因ともなっていた。このような問題の解決のため、蓄熱回転体に圧縮空気を吹き付けて付着ダストを吹き飛ばして除去するスートブロー等が提案されている（特許文献４）。
【特許文献１】特開２００１−２１１４０号公報
【特許文献２】特開２００１−２１５０１３号公報
【特許文献３】特開２００１−３０４５２１号公報
【特許文献４】特開平８−１４７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のスートブロー技術は、蓄熱回転体に付着したフライアッシュ等の付着物を排ガスの流れに沿ってブローを行い、フライアッシュ等付着物を除去しようとするもので、必ずしもその効果は十分ではなかった。
上記の事情に鑑みて、本発明においては、高温空気燃焼技術を適用した工業炉等燃焼装置の運転を停止することなく、フライアッシュ等の蓄熱回転体への付着による差圧の上昇を容易に解消することのできる、蓄熱式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】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明によっては、内部を燃焼排気ガス路空間と燃焼用空気路空間とに区画された容器と、前記容器に装填され、前記燃焼排気ガス路空間と燃焼用空気路空間との間を回転移動する蓄熱回転体とを備え、該蓄熱回転体が燃焼排気ガス路空間を移動するとき、前記燃焼排気ガス路空間を介して、前記容器の一端から他端に燃焼排気ガスを流して前記蓄熱回転体を加熱するとともに、該蓄熱回転体が前記燃焼用空気路空間へ移動するとき、前記燃焼用空気路空間を介して、前記容器の他端から一端に燃焼用空気を流して前記加熱された蓄熱回転体により燃焼用空気を加熱する蓄熱式熱交換器であって、前記蓄熱回転体は、燃焼排気ガスの流れに沿って上流側に洗浄又は交換によって再生可能に装填された第１の蓄熱回転体と、該第１の蓄熱回転体の下流側に装填された第２の蓄熱回転体とを備えることを特徴とする蓄熱式熱交換器が提供される。
【０００７】
発明者の研究によれば、排ガス中のフライアッシュ等は、排ガスの流れに沿って、蓄熱体の上流側部、すなわち前側表面に近い部分にその殆どが付着し、蓄熱体の排ガスの流れに沿って下流側には殆ど付着していないことが判明した。
例えば、図４は、蓄熱式熱交換器の蓄熱体ハニカムを６段に直列に接続し、フライアッシュ等を含む高温ガスを流したものであるが、排ガスの流れに沿って上流側の１段目に付着物が極めて多いことがわかる。
【０００８】
そこで、請求項１の発明は、排ガスの流れに沿って上流にあたる部分の蓄熱回転体を再生可能とし、フライアッシュ等の付着による差圧上昇が生じた時点で、その蓄熱回転体を再生させて差圧を減少させ、継続的な運転を可能としたものである。
なお、ここで「再生可能であること」とは、熱交換器の運転中において、次のいずれかの措置が可能であることをいう。
（１）畜熱回転体（又は畜熱回転体を構成する畜熱材）を蓄熱体熱交換器から取り出して      、洗浄することにより付着物を除去した上で再び熱交換器内に装填することが可能      であること。このとき、長時間の使用により蓄熱体の損耗が著しい場合には、蓄熱      体のすべてまたはその一部を新品に交換することを含む。なお、本書においては、      「洗浄」とは、蓄熱体の付着物を、液体により、または高圧空気、水蒸気により、      除去することをいう。
（２）蓄熱回転体（又は畜熱回転体を構成する畜熱材）を装填位置において洗浄すること      により付着物を除去することが可能であること。
【０００９】
請求項２の発明は、前記第１の蓄熱回転体には、セラミックス製ぺブルの蓄熱材が充填されていることを特徴とする。第１の蓄熱回転体として蓄熱材を充填する構造を採用してもよく、第１の蓄熱回転体の構造を単純にすることが可能であり、さらに、蓄熱材として、セラミックス製のぺブルを使用することにより安価で取り扱いの容易なものとすることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、前記第１の蓄熱回転体は、セラミックス製のハニカム構造を有することを特徴とする。ハニカム構造の整流効果により排ガスからの熱回収、燃焼用空気の加熱がより効果的に行われる。
請求項４の発明は、前記燃焼用空気路空間の、前記第１の蓄熱回転体と、前記第２の蓄熱回転体との間には、洗浄空間が形成され、前記洗浄空間に配設され、前記第１の蓄熱回転体にむけて洗浄ガスを噴射する洗浄装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
付着物の殆どが付着する第１の蓄熱回転体を洗浄する機能を備えたので、運転中にフライアッシュ等の付着により差圧が上昇した場合には、第１の蓄熱回転体を洗浄することにより、容易に差圧を解消し、運転を継続することができる。
また、排ガスの流れない燃焼用空気のみが流れる洗浄空間から第１の蓄熱回転体の洗浄を行うので、排ガスによる新たな付着がなく、かつ洗浄ガスは、燃焼用空気の流れに沿って工業炉等燃焼装置の炉体へ戻されるので、除去された付着物が逆流して、例えば、第２の蓄熱回転体に再付着する虞がない。
【００１２】
請求項５の発明は、前記第１の蓄熱回転体は、蓄熱材を充填するための複数の蓄熱材室を有し、該各蓄熱材室から再生すべき蓄熱材を容器外へ排出する排出装置と、再生済又は未使用の蓄熱材を蓄熱材室へ充填する充填装置とを備えることを特徴とする。
再生すべき蓄熱材は排出装置により容器外にいったん排出され、容器外で蓄熱材が洗浄されたり、不良蓄熱材が選別され廃棄される。そして、再生済又は未使用の蓄熱材を充填装置によって蓄熱材室に充填することによって、容易に第１の蓄熱回転体を再生することが可能となる。
【００１３】
なお、第２の蓄熱回転体としては、特に限定しないが、セラミックス製ぺブルのような蓄熱材を充填したものとしても良いし、セラミックス製のハニカム構造を有するものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明は、フライアッシュ等の殆どが付着する排ガスの流れに沿って上流にあたる部分の蓄熱回転体を再生可能としたので、フライアッシュ等の付着による差圧上昇が生じた時点で、その蓄熱回転体を再生させて差圧を減少させ、継続的な運転が可能であるという優れた効果を奏する。
第１の蓄熱回転体として蓄熱材を充填する構造を採用し、第１の蓄熱回転体の構造を単純にすることが可能であり、また、蓄熱材は、安価で取り扱いの容易なセラミックス製のぺブルとしても良い（請求項２）。
【００１５】
第１の蓄熱回転体としては、セラミックス製のハニカム構造としても良い（請求項３）。ハニカム構造の整流効果により排ガスからの熱回収、燃焼用空気の加熱がより効果的に行われる。
請求項４の発明は、付着物の殆どが付着する第１の蓄熱回転体を洗浄する機能を備えたので、運転中にフライアッシュ等の付着により差圧が上昇した場合には、第１の蓄熱回転体を洗浄することにより、容易に差圧を解消し、運転を継続することができるという優れた効果を奏する。
【００１６】
また、排ガスの流れない燃焼用空気のみが流れる洗浄空間から第１の蓄熱回転体の洗浄を行うので、排ガスによる新たな付着がなく、かつ洗浄ガスは、燃焼用空気の流れに沿って工業炉等燃焼装置の炉体へ戻されるので、除去された付着物が逆流して、例えば、第２の蓄熱回転体に再付着する虞がないというさらに優れた効果を奏する。
請求項５の発明は、第１の蓄熱回転体の再生の手段として、第１の蓄熱回転体を構成する蓄熱材の排出装置と充填装置とを備えたので、容易に第１の蓄熱回転体を再生することが可能であるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る蓄熱式熱交換器の第１の実施形態を図１に基づき説明する。
図１に示すように本熱交換器１は、円筒形状の胴部２１を有し、この胴部２１の図示上端及び下端にはそれぞれ鏡板状の上蓋部２２、及び下蓋部２３をそれぞれ備えており、胴部２１、上蓋部２２及び下蓋部２３等により容器２０が構成される。
胴部２１の内部には、回転羽根状の回転隔壁３１と底板３２とが回転自在に嵌入されており、回転隔壁３１、底板３２、及び胴部２１内面によって区画される複数の蓄熱材室３８が形成され、この各蓄熱材室３８に、第１の蓄熱回転体３６及び第２の蓄熱回転体３７を構成する蓄熱材３４が、回転隔壁３１上端まで充填される。
【００１８】
回転隔壁３１は、矩形形状の板であって回転軸３３の周りに、例えば、計１０枚を放射状に配設し、図示しない駆動機構により、回転軸３３とともに回転できる。なお、駆動機構によって蓄熱回転体３５を同一方向に連続的に回転駆動してもよいが、同一径方向にある２枚の回転隔壁３１が、後述する上下の隔壁２６、２７の位置を停止位置として断続的に回転駆動してもよい。また、回転隔壁３１の下端には、蓄熱材室３８の底面を構成する円形の底板３２が水平に配設されている。底板３２には、燃焼用空気、或いは排ガスを通過させるための多数の穴３２ａが穿たれている。穴３２ａの大きさは、蓄熱材３４が穴３２ａを通して落下しない大きさである。なお、図１中、穴３２ａ、及び後述の穴３６ｂを表示するため蓄熱材室３８の一部について蓄熱材３４の表示を省略した。
【００１９】
なお、複数の蓄熱材室３８に蓄熱材３４が充填されて構成される蓄熱回転体３５は、棚板３６ａより上側の第１の蓄熱回転体３６とそれより下側の第２の蓄熱回転体３７とに分けられ、回転隔壁３１、及び蓄熱材室３８も第１の蓄熱回転体３６に対応する回転隔壁上部３１ａ及び上部蓄熱材室３８ａと、第２蓄熱回転体３７に対応する回転隔壁下部３１ｂ、及び下部蓄熱材室３８ｂとに分けられる。
【００２０】
棚板３６ａは、図２に示すように、外側にむかって下へ傾斜する円形板であり、燃焼用空気や排ガスを通すための多数の穴３６ｂを備える。穴３６ｂの大きさは、蓄熱材３４が穴３６ｂを通して落下しない大きさとする。また、棚板３６ａの高さは、棚板３６ａの外側縁部と後述の蓄熱材排出口４１ｂの底面の高さが一致するように配設する。棚板３６ａの傾斜により、棚板３６ａ上の畜熱材３４が外側へ転がり、移動するので、蓄熱材３４の排出を容易に行うことが出来る。
【００２１】
上蓋部２２と蓄熱材室３８間の空間は、円筒部を縦に２分割する上部隔壁２６を備え、下蓋部２３と底板３２との間の空間は、上部隔壁２６と同じ円周方向位置に円筒部を縦に２分割する下部隔壁２７を備える。蓄熱回転体３５がその停止位置に停止しているとき、この上部、下部隔壁２６、２７と回転隔壁３１により、容器２０内の空間を、燃焼用空気の流れる燃焼用空気路空間２と、排ガスの流れる燃焼排気ガス路空間３とに区画する。上蓋部２２には、燃焼用空気路空間２に対応して燃焼用空気供給管２４ａが、燃焼排気ガス路空間３に対応して排ガス流入管２５ａがそれぞれ接続されている。
【００２２】
下蓋部２３には、燃焼排気ガス路空間３に対応して排ガスの排気管２５ｂが、燃焼用空気路空間２に対応してが燃焼用空気流入管２４ｂとが、それぞれ接続されている。
上部隔壁２６の中央には、回転軸３３を通し、蓄熱回転体３５を回転自在に軸支するための円筒形状の軸受部２６ａが縦に配設されている。
また、胴部２１及び上蓋部２２の外側には、蓄熱材３４を排出、供給するための排出装置と充填装置とが配設される。より詳しくは、排出装置の蓄熱材排出管４１ａは、胴部２１に、棚板３６ａ外側縁部にその底辺が一致する高さに穿たれた排出口４１ｂから下方へ傾斜しつつ外方向へ向かってのび、図示しない蓄熱材回収ボックスに接続している。排出口４１ｂの断面寸法は、蓄熱材３４をスムーズに通すことができるに十分な大きさ程度である。また、蓄熱材排出管４１ａは、排出口４１ｂ側の端部近傍に、開閉駆動装置４４ａにより蓄熱材排出管４１ａを開閉できるシャッタ手段４４を備えている。シャッタ手段４４及び蓄熱材排出管４１ａの一部はケーシング４０ａにより覆われている。なお、これらの、蓄熱材排出管４１ａ、シャッタ手段４４及びその開閉駆動装置４４ａ等が排出装置を構成している。なお、図１中、シャッタ手段４４を表示するため、その近傍の蓄熱材３４の表示を一部省略した。
【００２３】
充填装置の蓄熱材供給管４２ａも同様のシャッタ手段を有するが、その一端は、上蓋部２２に穿たれた投入口（図示せず）に接続して斜め上方へと延び、他端は、熱交換器１より上部に配設され、蓄熱材３４を供給する供給ホッパ（図示せず）に接続している。蓄熱材供給管４２ａの一部とそのシャッタ手段等はケーシング４０ｂにより覆われている。これら、蓄熱材供給管４２ａ及びそのシャッタ手段（図示せず）、及びその開閉駆動装置（図示せず）等が充填装置を構成している。
【００２４】
なお、本熱交換器１の材質は特に限定しないが、高温強度にすぐれ経済性も高い鋼材が好適に使用できる。また、蓄熱材３４ついては、耐熱性、耐衝撃性に優れ、熱膨張が小さくまた熱容量が大であるセラミックスが望ましく、例えば、コーディエライト（例えば、２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2等）が好適に使用できる。なお、後述の熱交換器５及び蓄熱材６１ａ、６２ａの材料についても同様である。
【００２５】
次に本熱交換器１の使用方法を説明する。
まず、上部隔壁２６、適宜の回転隔壁３１、下部隔壁２７の位置が一致する停止位置に蓄熱回転体３５を回転させて停止させる。次に、排ガス流入管２５ａから図示しない工業炉等燃焼装置で発生する高温の排ガスを流入させ、図示下方に流し、燃焼排気ガス路空間３内の蓄熱回転体３５に接触させ、排ガスの温度を下げるとともに回収熱を蓄熱回転体３５に貯える。排ガスは、排ガス排気管２５ｂを通って図示しない排ガス処理設備で処理された後、大気中へ放出される。排ガス温度が低下するので、後段の排ガス処理設備の負担が低減される。一方、図示しない給気設備から供給される燃焼用空気は、燃焼用空気流入管２４ｂから熱交換器１に流入し、燃焼用空気路空間２内の蓄熱回転体３５と接触して燃焼用空気供給管２４ａを介して図示しない工業炉等燃焼装置へ送られ、そこで燃料の微粉炭等と混合され燃焼させる。ここで、燃焼用空気路空間２内の蓄熱回転体３５には既に排ガスからの熱回収による熱が貯えられているので、燃焼用空気が高温（例えば、８００℃）まで加熱されている。このため、燃料の微粉炭等の燃焼は高温空気燃焼となる。
【００２６】
一定時間の運転により、排ガスの冷却、熱回収に使用されていた蓄熱回転体３５に熱が貯えられ、一方、燃焼用空気の加熱に使用されていた蓄熱回転体３５が冷却され、加熱に使用できなくなる。そこで、回転軸３３を、互いに蓄熱材室３８の１室分だけ移動するように、図中矢印の方向へ回転させる。これにより、燃焼用空気路空間２における燃焼用空気の加熱には十分蓄熱した蓄熱材室３８の蓄熱材３４が、燃焼排気ガス路空間３には放熱して温度の低下した蓄熱材３４がそれぞれ移動することになる。例えば、回転隔壁３１の枚数が１０枚の場合には１０室の蓄熱材室３８があるので、一回に１／１０ずつ畜熱回転体３５を回転させる。この操作の繰り返しにより、連続的に、燃焼用空気を加熱するとともに排ガスを冷却し、高温空気燃焼を継続することが可能となる。上述のように蓄熱回転体３５を断続的に回転させる理由は、常に回転隔壁３１が前述の停止位置に存在することにより、燃焼用空気へ排ガスが混入する、又はその逆の現象が生じることを防止するためであるが、多少の混入を許容する場合には、蓄熱回転体３５を連続的に回転させてもよい。
【００２７】
上記運転を長時間継続させることにより、排ガス中のフライアッシュ等が蓄熱材３４に付着し、排ガスや燃焼用空気のとおりが悪くなって熱交換器１前後の差圧が上昇する。それを防止するため、常時または定期的に、付着物の殆どが付着する第１の蓄熱回転体３６を構成する蓄熱材３４を排出し、それに代えて新品または洗浄済の蓄熱材３４を供給、充填することにより蓄熱材の交換を行う。
【００２８】
まず燃焼用空気路空間２から燃焼排気ガス路空間３へ移る直前の位置、すなわち排出装置により排出位置に停止した蓄熱材室３８（第１の蓄熱回転体を構成する上側蓄熱材室３８ａ）から蓄熱材３４を蓄熱材排出管４１ａを通して排出する。より詳しくは、まずシャッタ手段４４を開き、蓄熱材室３８ａ内の蓄熱材３４、すなわち排出口４１ｂの底部より上に位置する蓄熱材３４を、排出口４１ｂ及び蓄熱材排出管４１ａを通して図示しない蓄熱材回収ボックスへ回収する。
【００２９】
回収された蓄熱材３４は、損耗の大であるものは棄却し、それ以外のものについては、図示しない洗浄装置により高圧空気、又は水蒸気のスートブロー等により洗浄しする。洗浄後、必要応じて未使用の蓄熱材を加えて、前述の図示しないホッパに供給する。
排出を行った蓄熱材室３８については、蓄熱材３４が減少しているので、次にその蓄熱材室３８が燃焼排気ガス路空間３に移動した直後に、前述の畜熱材３４の排出とは、逆の手順で、前述の図示しないホッパから蓄熱材供給管４２ａを介して蓄熱材室３８に蓄熱材３４を供給する。
【００３０】
これらの操作により、フライアッシュ等が付着した第１の蓄熱回転体３６の蓄熱材３４は容易に交換され、付着物が取り除かれるので、差圧の上昇が防止され、工業炉等燃焼装置及び熱交換器１の連続的な運転が可能となる。
なお、本実施例では燃焼用空気は下から上に流すものとしたが、逆に上から下に流すこととしてもよい。
【００３１】
また、熱交換器１と工業炉等燃焼装置（図示せず）間の排ガス流入管２５ａの途中には、サイクロンのような粉塵除去装置を間に設置し、熱交換器１に流入するフライアッシュ量をあらかじめ低減させておいてもよい。
本実施形態においては、棚板３６ａより下方に位置する第２の蓄熱回転体３７についても、蓄熱材３４を充填するものとしたが、ハニカム構造としてもよい。
【００３２】
また、本実施例においては、第１の蓄熱回転体３６と第２の蓄熱回転体との間に設けた棚板３６ａは、容器２０自体を傾斜させることなどにより省略することもできる。
次に、本発明に係る熱交換器の第２の実施形態を図３より説明する。
本熱交換器５の胴部５１、上蓋部５２、下蓋部５３、燃焼用空気供給管５４ｂ、燃焼用空気流入管５４ａ、排ガス流入管５５ａ、排ガス排気管５５ｂ、上部隔壁５６、下部隔壁５７の形状と機能は、第１の実施例における、同一名称の対応するそれぞれのものと同様に構成されるのでそれらの詳細な説明は省略する。
【００３３】
本熱交換器５の内部は、前述の上部、下部隔壁５６、５７、及び、中部隔壁５８により燃焼用空気の流れる燃焼用空気路空間６と排ガスの流れる燃焼排気ガス路空間７に区画されている。
本熱交換器５の内部には、排ガスの流れに沿って上流側である、胴部５１の略中央やや上部よりに第１の蓄熱回転体が嵌入される。この第１の蓄熱回転体６１は、ハニカム構造を有し、円柱形状の蓄熱材６１ａを支持リング６１ｂに嵌入したものである。このハニカム構造の中を排ガス、燃焼用空気が第１の蓄熱回転体６１に接触しながら流れることができる。
【００３４】
第１の蓄熱回転体の下方、すなわち、排ガスの流れに沿って第１の蓄熱回転体６１の下流側には、後述する洗浄空間５９を挟んで蓄熱材６２ａと支持リング６２ｂから構成される第２の蓄熱回転体６２が胴部５１に嵌入されている。第２の蓄熱回転体６２の形状、機能は第１の蓄熱回転体と同様であるが、第２の蓄熱回転体６２の高さは、第１の蓄熱回転体より高い。これは、以下の理由による。すなわち、第１の蓄熱回転体６１の機能として、フライアッシュ等をトラップし、それを洗浄して除去し、第２の蓄熱回転体６２に付着させない機能が重要である。図４にも示されたようにフライアッシュ等の多くは、蓄熱体の表面近傍に付着することから、洗浄効果も考慮すると、第１の蓄熱回転体の高さ（長さ）は、フライアッシュ等の付着範囲をカバーする限り低く（短く）設定することが望ましいということになる。その結果、第１の蓄熱回転体６１の蓄熱容量は、少ないものとなる。第１、第２の蓄熱回転体全体としての熱容量は一定であるから、第２の蓄熱回転体６２の蓄熱容量を大とするようその高さ（長さ）は高い（長い）ものとなる。
【００３５】
第１の蓄熱回転体６１の中央には、回転軸６３が嵌合され、軸６３は更に第１の蓄熱回転体６１を貫いて、下方の、第２の蓄熱回転体６２まで延びてこれに固設されており、図示しない駆動機構により第１及び第２の蓄熱回転体６１、６２は一体に矢印の方向へ回転することができる。
第１の蓄熱回転体６１と第２の蓄熱回転体６２との間には、空間５９が形成され、第１の隔壁５６、第２の隔壁５７に対応して円筒の胴部５１を縦に分割する中部隔壁５８が直径方向に配設される。中部隔壁５８中央にも回転軸６３を通すための軸受部５８ａがあり、第１の畜熱回転体６１を回転させる回転軸６３が、下方へのびて第２の畜熱回転体６２をも回転させる。
【００３６】
また、空間５９の燃焼用空気路空間６側の洗浄空間５９ａには、高圧空気または水蒸気によるスートブローを行うための洗浄管７１が胴部５１を貫いて水平に設置されている。洗浄管７１には、第１の蓄熱回転体６１方向に、高圧空気等を吹きつけるためのノズル７１ａが、例えば３個配設され、第１の蓄熱回転体６１を洗浄できるようになっている。ノズル７１ａは、ノズル７１ａから噴出する洗浄ガスが、第１の蓄熱回転体を径方向にカバーし、第１の畜熱回転体６１の回転により、第１の蓄熱回転体全面を洗浄できるように配設する。これらの洗浄管７１、ノズル７１ａ等が洗浄装置を構成する。
【００３７】
次に本熱交換器５の使用方法につき説明する。
本熱交換器５による排ガスの冷却、熱回収および燃焼用空気加熱の手順は、第１の実施例における熱交換器１の場合とほぼ同様であるので省略する。
図示しない工業炉等燃焼装置と本熱交換器５の運転により、排ガス中のフライアッシュ等が蓄熱材に付着し、排ガスや燃焼用空気のとおりが悪くなって熱交換器５前後の差圧が上昇する。かかる差圧の上昇を防止するため、付着物の殆どが付着する第１の蓄熱回転体の洗浄を一定時間毎または連続的に実施する。
【００３８】
すなわち、排ガスの流れる燃焼排気ガス路空間７においてフライアッシュ等が付着した第１の蓄熱回転体６１の一部分が、回転軸６３の回転により燃焼用空気の流れる燃焼用空気路空間６に移動する。このとき、洗浄管７１のノズル７８ａから高圧空気または水蒸気を、第１の畜熱回転体６１に吹きつけることにより、第１の蓄熱回転体に付着したフライアッシュ等を第１の蓋部５２方向、すなわち上向きに吹き飛ばす。燃焼用空気路空間６内の燃焼用空気の流れは、上向きであるから、吹き飛ばされたフライアッシュ等は燃焼用空気とともに、フライアッシュ等の発生源である工業炉等燃焼装置の炉体に戻されるため、逆流して第２の蓄熱回転体６２に付着する等の虞もなく、容易に第１の蓄熱回転体６１が洗浄され、差圧の上昇が防止される。
【００３９】
なお、熱交換器５の上下はさかさまでもよく、横置きでもよい。また、蓄熱回転体はいずれもハニカム構造物としたが、ぺブル蓄熱材を、両側を多孔板で挟み込む構造として第１、第２の蓄熱回転体のいずれについても使用することが可能である。さらに排ガス流入管５５ａにはサイクロン等の除塵装置を接続し、排気ガス中のフライアッシュ等を予めある程度取り除いておくこととしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる熱交換器を模式的に示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態における蓄熱材の排出機構を模式的に説明する概略断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例にかかる熱交換器を模式的に示す斜視図である。
【図４】蓄熱回転体の排ガスの流れ方向に沿った付着物量の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１  蓄熱式熱交換器
２  燃焼用空気路空間
３  燃焼排気ガス路空間
５  蓄熱式熱交換器
６  燃焼用空気路空間
７  燃焼排気ガス路空間
２０  容器
３５  蓄熱回転体
３６  第１の蓄熱回転体
３７  第２の蓄熱回転体
３８  蓄熱材室
４１ａ  蓄熱材排出管
４１ｂ  排出口
４２ａ  蓄熱材供給管
４４  シャッタ手段
４４ａ  開閉駆動装置
５０  容器
５９ａ  洗浄空間（燃焼用空気路空間側）
６１  第１の蓄熱回転体
６２  第２の蓄熱回転体
７１  洗浄管
７１ａ  ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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