(57)【要約】【課題】工業用炉の排熱回収装置のメンテナンスを容易にし、その熱交換チューブの変形、破損を容易に防止できるようにすると共に、寿命を向上させる。【解決手段】煙道の途中に設けられる筒体１の上壁部にレキュペレータ２ａ，２ｂの上部ヘッダ４，５を支持し、該上部ヘッダから下部ヘッダ６に連なる複数本の熱交換チューブ７を筒体内に垂下し、該レキュペレータに燃焼用空気を循環させることにより該煙道を通って排出される排ガスの顕熱により該燃焼用空気が予熱されるようにした排熱回収装置において、筒体の下部側壁に扉１２によって開閉可能なるダスト清掃口１１を設け、該ダスト清掃口から該筒体の底面と下部ヘッダとの間隙１０ａ，１０ｂに溜まるダストを排出し得るようにする。また、上記熱交換チューブはオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）を材料とし、カロライズ処理をする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道の途中に設けられる筒体の上壁部にレキュペレータの上部ヘッダを支持し、該上部ヘッダから下部ヘッダに連なる複数本の熱交換チューブを筒体内に垂下し、該レキュペレータに燃焼用空気を循環させることにより該煙道を通って排出される排ガスの顕熱により該燃焼用空気が予熱されるようにした排熱回収装置において、筒体の下部側壁に扉によって開閉可能なるダスト清掃口を設け、該ダスト清掃口から該筒体の底面と下部ヘッダとの間隙に溜まるダストを排出し得るようにしたことを特徴とする工業用炉の排熱回収装置。
【請求項２】
レキュペレータの熱交換チューブはオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）を材料とし、カロライズ処理をすることによりその表面にアルミ拡散浸透層を形成してなるものである請求項１に記載した工業用炉の排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉等の工業用炉の煙道の途中に設けられ排ガスの顕熱によって燃焼用空気を予熱する排熱回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱炉、熱処理炉、焼却炉等の工業用炉では、その煙道の途中に複数本の熱交換チューブからなるレキュペレータを設け、燃焼用空気が該熱交換チューブを通してバーナ等に供給されるようにすることで、該煙道を通る高温度の排ガスの顕熱により該燃焼用空気を予熱し、熱効率を向上させることが通常行われる。
【０００３】
ところで上記レキュペレータの熱交換チューブは、従来から高温強度が優れたＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼が使用されていたが、同材料は高温酸化性があり耐食性が必ずしも良くないという問題がある。このため高温度の排ガスにより変形、破損し易く、寿命が短いのが問題であった。また、フェライト系耐熱ステンレス鋼のシクロマル（Ｃｒ−Ｓｉ−Ａｌ鋼）は、比較的耐高温腐食性が良好であるものの、高温強度が弱く材料温度が８５０℃以上になると強度不足による変形が激しいという問題がある。
このため、従来では煙道に冷風を導入し排ガス温度を下げた後に熱交換チューブに接触（ダイリューション）させるようにしたり、或いは、下記特許文献１に提示されたように煙道に冷却水を吹き込むことも考えられた。
【特許文献１】特開２００３−２１４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、煙道に冷風を導入することでは熱回収効率が悪くなるという問題があり、また、煙道に冷却水を吹き込むと、排ガス中の硫黄と水とが反応して硫酸が発生し熱交換チューブを一層腐食させるおそれがある。
【０００５】
また、熱交換チューブの熱膨脹代を吸収し得る間隙を設けることにより該熱交換チューブの変形，破損を防止する構造は採られていたが、この間隙には排ガス中のダストが非常に堆積し易いにも拘わらず、従来では操業を一旦停止しレキュペレータを上方に吊り出してからでないとこの間隙のダストを除去することができなかったので、長期連続操業を行うことを常とする加熱炉においては操業中にもこの間隙にダストが充満してしまい、熱交換チューブを変形させることが多かった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決しようとするもので、請求項１に記載の排熱回収装置は、煙道の途中に設けられる筒体の上壁部にレキュペレータの上部ヘッダを支持し、該上部ヘッダから下部ヘッダに連なる複数本の熱交換チューブを筒体内に垂下し、該レキュペレータに燃焼用空気を循環させることにより該煙道を通って排出される排ガスの顕熱により該燃焼用空気が予熱されるようにした排熱回収装置において、筒体の下部側壁に扉によって開閉可能なるダスト清掃口を設け、該ダスト清掃口から該筒体の底面と下部ヘッダとの間隙に溜まるダストを排出し得るようにしたことを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、上記排熱回収装置において、レキュペレータの熱交換チューブはオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）を材料とし、カロライズ処理をすることによりその表面にアルミ拡散浸透層を形成してなるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載した排熱回収装置では、レキュペレータの下部ヘッダと筒体の底面との間隙に溜まったダストをその側壁のダスト清掃口から容易に排出することができるので、メンテナンスが容易となり、熱交換チューブの変形，破損を容易に防止することができる。
請求項１に記載の排熱回収装置では、熱交換チューブが優れた耐食性、耐熱性を備えていることから、レキュペレータの寿命を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明に係る排熱回収装置の縦断面図、図２はそのＡ−Ａ線断面拡大図である。１は加熱炉の排ガスを矢印で示した方向に流す煙道の途中に設けられる筒体、２ａ，２ｂは該筒体に設けられ該排ガスの顕熱を回収する高温側のレキュペレータと低温側のレキュペレータである。該各レキュペレータは、一対の上部ヘッダ４，５と下部ヘッダ６とを複数本の熱交換チューブ７により連結することにより構成されている。そして、筒体１の上壁部に開口８ａ，８ｂを開設すると共に、筒体１の下壁部にピット９ａ，９ｂを形成し、上部ヘッダ４，５を該筒体１の上壁部上面に設けられた支持縁１０上に乗架することにより熱交換チューブ７を該筒体１内に垂下し下部ヘッダ６をピット９ａ，９ｂ中にて筒体１の底面とそれぞれ間隙１０ａ，１０ｂを隔てて対峙するように宙づりにすることで該下部ヘッダ６が熱交換チューブ７の熱膨張・収縮に合わせて自在に昇降するようにしている。
【０００９】
そして図２に示したように、煙道１の下部側壁にダスト清掃口１１を開設し、該ダスト清掃口に扉１２を設け、該扉をボルト１３で締め付けることで、該ダスト清掃口が常態では閉止状態に保たれるようにしている。なお、１４ａ，１４ｂはピット９ａ，９ｂの上流側堤上に積んだレンガで、該レンガを積むことにより排ガス中のダストが該ピット９ａ，９ｂ中に流れ込み難いようにしている。
【００１０】
なお、このレキュペレータ２ａ，２ｂの各熱交換チューブ７は、２５Ｃｒ−２０Ｎｉのオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）からなり、これをカロライズ処理することにより表面にアルミ拡散浸透処理層を形成する。カロライズ処理は、熱交換チューブをＦｅ・Ａｌ合金粉およびＮＨ４Ｃｌ粉よりなる調合剤と共に鋼製ケース内に埋め込んで密閉し、９００〜１０００℃に加熱することにより、Ｆｅ・Ａｌ合金粉中のＡｌがＨＣｌと反応してＡｌＣｌ３蒸気となりそのＡｌを熱交換チューブの表面に拡散浸透させるものであり、図３に示したように、このアルミ拡散浸透処理層が高温排ガス中でＯ２と反応しＡｌ２Ｏ３（アルミナ）を生じさせることから耐食性が向上する。
【００１１】
図４は、上記オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓ）と、同じくオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０３）と、フェライト系ステンレス鋼（Ｃｒ−Ｓｉ−Ａｌ鋼）として知られているシクロマル（ＳＩＣＲＭＡＬ１２）の高温引張強度を比較したグラフであり、また、図５はこれらの高温酸化性を比較したグラフである。この両グラフからＳＵＳ３１０Ｓは高温引張強度が優れているものの、高温酸化性がＳＵＳ３０３と比べて良くないことが分かる。
【００１２】
一方、図６はこれらの３つの材料を用いて作ったチューブ、および上記カロライズ処理によりＳＵＳ３１０Ｓの表面にアルミ拡散浸透処理層を形成したチューブを約１０００℃の排ガスが通過する均熱炉の排ガス通路に１月間置いて耐久テストを実施し、その腐食減量を測定した結果をグラフに示すものである。この結果、ＳＵＳ３１０Ｓの表面にアルミ拡散浸透処理層を形成した熱交換チューブは、上記のように表面がＡｌ２Ｏ３の皮膜によって保護されシクロマルと同等に腐食減量が非常に少なく抑えられること分かった。これによって、カロライズ処理をしたＳＵＳ３１０Ｓからなる熱交換チューブは非常に優れた耐食性、耐熱性を備えていることが確かめられた。
【００１３】
そして、この排熱回収装置では扉１２を開けダスト清掃口１１よりピット９ａ，９ｂに溜まったダストを排出することができ、従来のように清掃のためにレキュペレータ２ａ，２ｂをいちいち吊り出す必要がない。このため熱交換チューブ７の熱膨張・収縮を吸収する下部ヘッダ６と筒体１の底面との間隙１０ａ，１０ｂが容易に確保でき、熱交換チューブ７の変形，破損を防止するためのメンテナンスが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る排熱回収装置の縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面拡大図。
【図３】本発明に係る排熱回収装置の熱交換チューブの縦断面図。
【図４】高温引張強度を比較するグラフ。
【図５】高温酸化性を比較するグラフ。
【図６】腐食減量の測定結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００１５】
１                筒体
２ａ，２ｂ        レキュペレータ
４，５            上部ヘッダ
６                下部ヘッダ
７                熱交換チューブ
９ａ，９ｂ        ピット
１０ａ，１０ｂ    間隙
１１              ダスト清掃口
１２              扉
【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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