(57)【要約】  少なくとも１つの熱交換面（２）を備える熱交換装置であって、熱交換面が１つまたは複数の平行な管状ライン（３）と、叩打装置と、叩打装置のための衝撃領域とを備える。衝撃領域が、冷却剤が通って流れる１つまたは複数の内側流路（７）を有する衝撃ブロック（６）を備え、内側流路が、熱交換面の中断された管状ラインの対向する開放端部（５）を橋渡しする。衝撃ブロック（６）は熱交換面の衝撃領域を補強し、叩打装置によって生じた衝撃エネルギーを加熱面全体にわたる機械的な波に非常に効果的に変換し、それにより改善された浄化効果が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの熱交換面（２）を備える熱交換装置であって、前記熱交換面が１つまたは複数の平行な管状ライン（３）と、叩打装置と、前記叩打装置のための衝撃領域とを備え、前記衝撃領域が、冷却剤が通って流れる１つまたは複数の内側流路（７）を有する衝撃ブロック（６）を備え、各内側流路が、前記熱交換面の中断された管状ラインにおける、互いに対向する開放端部（５）を結合する、熱交換装置。
【請求項２】
前記管状ライン（３）が渦巻き式である、請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
楔形状の移行チューブ区域（１１）の各々が、前記衝撃ブロック（６）内の内側流路（７）を、中断された渦巻き式チューブ（３）の対応する前記端部（５）に結合する、請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記楔形状の移行チューブ区域（１１）と前記衝撃ブロック（６）の間の接触面が前記衝撃ブロックの平坦な外側面（８）に垂直である、請求項３に記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記衝撃ブロック（６）に２つ、３つまたは４つの内側流路（７）が埋設される、請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換装置。
【請求項６】
前記衝撃ブロック（６）がアンビル（１５）を担持する、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換装置。
【請求項７】
前記熱交換面の端部で、前記渦巻き式チューブ（３）の各々が、対応する前記熱交換面（２）から分岐し、隣接する渦巻き式チューブから離れて屈曲し、補強ウェブ（１９）が屈曲部（１８）と前記隣接する渦巻き式チューブ（３）の間に延在する、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換装置。
【請求項８】
前記熱交換装置が平坦な熱交換面を形成するまっすぐな管状ラインを備える、請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項９】
前記衝撃ブロックが前記熱交換面の側面のうちの１つに位置する、請求項８に記載の熱交換装置。
【請求項１０】
前記衝撃ブロックが、衝撃領域を形成する側面で前記熱交換面と直角にアンビルプレートを担持する、請求項９に記載の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つまたは複数の平行な管状ラインと、熱交換面を浄化するための叩打装置用衝撃領域とを有する少なくとも１つの熱交換面を備える熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような熱交換装置は、例えば、合成ガスを生成するための気体化処理で使用される。そのような処理中に、炭素質の供給原料が反応器内で部分的に酸化される。反応器を離れる合成ガスは、典型的に１３００−１４００°Ｃの温度を有する。高温合成ガスは、一般に多数の強固に結合された、平行な螺旋形状渦巻き式チューブを備える熱交換器に移送される。
【０００３】
米国特許第５，４８２，１１０号は、部分的な燃焼反応器からの合成ガスを冷却するための熱交換器を開示している。熱交換器は入り子式熱交換面を備える。具体的には、圧力を負荷された熱分解および気体化反応器からの蒸着形成ガスを冷却するために、熱交換面が、最大の熱消失を維持するために浄化されることが望ましい。熱交換面は、反応器の作動中に定期的に駆動されうる叩打装置（ｒａｐｐｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ）を使用して清掃されることができる。そのような叩打装置の例は、英国特許出願番号第２，１０４，６１４Ａ号に開示されている。叩打装置が熱交換面に衝撃を与えるとき、その面は、煤の付着および汚れが効果的に除去される程度にまで加速される。もし１つの熱交換面のすべてのチューブが、例えば控え管チューブ（ｔｕｂｅ−ｓｔａｙ−ｔｕｂｅ）またはフィン付きチューブ構造などの熱交換面を構築することにより、１つの構造的な気密ユニットを形成するように強固に結合されているならば、叩打による浄化は特に効果的に行われることができる。叩打装置の衝撃により、熱交換面上に高いピーク負荷を引き起こし、それによりチューブの破損および冷却剤の漏れを招くことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、叩打装置による衝撃負荷に対する改善された抵抗力を有し、叩打によるより効果的な清掃を可能にする熱交換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、少なくとも１つの熱交換面を備える熱交換装置であって、熱交換面が１つまたは複数の平行な管状ラインと、叩打装置のための衝撃領域とを備え、衝撃領域が、１つまたは複数の内側流路を有する衝撃ブロックを備え、各内側流路が、熱交換面の中断された管状ラインの対向する開放端部を橋渡しする、熱交換装置によって達成される。衝撃ブロックは熱交換器の面に一体化され、その結果、衝撃ブロックは高温合成ガスと直接接触する。
【０００６】
衝撃ブロックは熱交換器面に一体化されているので、衝撃ブロックは叩打装置によって生じた衝撃エネルギーを加熱面全体にわたる機械的な波に非常に効果的に変換する。衝撃ブロックは、叩打装置による衝撃負荷の伝達を改善するために、非常に強固で堅固に作製されうる。その結果、非常に良好な浄化効果が得られる。もし叩打装置からの力が効果的に伝達されないならば、そのときはわずかしか、またはまったく浄化が達成されない。衝撃ブロックは加熱面の衝撃領域を強化し、その結果、熱交換面の寿命が実質的に増加されうる。内側流路は管状ラインの流路と同じ直径に作製可能であり、その結果、流路は衝撃ブロックの内側流路を介して実質的な障害物なしに継続される。この設計は、冷却剤が衝撃ブロックを通ってスムーズに流れることを可能にすることにより、衝撃ブロックを効果的に冷却することができる。
【０００７】
熱交換面は、例えば円筒形熱交換面であってよく、例えば、冷却水などの流体熱交換媒体を移送するための複数のまっすぐな、または渦巻き式の管状ラインから構築されうる。別法として、熱交換面は複数のまっすぐな管状ラインから構築された平坦な面であることができる。
【０００８】
特定の実施形態では、管状ラインは渦巻き式であり、１つまたは複数の管状ラインが衝撃領域で中断され、平坦な外側面を有する衝撃ブロックは１つまたは複数の内側流路を備え付けられ、各流路は中断された流路のうち１つの対向端部を作動可能に結合する。衝撃ブロックの内側流路はまっすぐな流路であってよく、まっすぐな長手方向軸を有することができる。
【０００９】
湾曲した管状ラインと平坦な面を有する矩形の衝撃ブロックとの間の信頼性のある結合をもたらすために、楔形状の移行チューブ区域が使用されうる。楔形状の移行チューブ区域と衝撃ブロックの間の接触面は、衝撃ブロックの平坦な外側面に垂直に作製されうる。楔形状の移行チューブ区域は、例えば衝撃ブロックに溶接されることができ、それにより信頼性があり、耐久性のある結合を与える。衝撃領域で中断された管状ラインの端部もまた、管状ラインの長手方向軸に垂直であることができる。中断された管状ラインの端部、衝撃ブロック内の内側流路の端部および楔形状移行区域は、シーム溶接が加えられうる円形縁を備え付けられる。
【００１０】
衝撃ブロックは、例えば２つ、３つまたは４つの内側流路、あるいはもし所望されるならば、４つ以上の内側流路を埋設することができる。
衝撃ブロックは、例えばアンビルを担持することができる。叩打装置はアンビルに衝撃を与えることができ、アンビルは衝撃ブロックを介して衝撃負荷を熱交換面に伝達する。アンビルは、例えば中空の円筒であることができ、円筒の一方の側面は衝撃ブロックの平坦な外側面に溶接され、他方の側面は頑丈なブロックによって栓をされている。
【００１１】
熱交換装置は、２つ以上の渦巻き式チューブによって形成された１つまたは複数の熱交換面を備えることができ、熱交換面の端部で各渦巻き式チューブが、対応する熱交換面から分岐し、隣接する渦巻き式チューブから離れて曲がり、補強ウェブが屈曲部と隣接するチューブの間に延在する。
【００１２】
熱交換面は、例えば、円筒形幾何形状など、閉鎖された幾何形状の複数の同軸入り子式熱交換面として組み立てられることができ、それにより内側熱交換面は隣接する外側熱交換面を越えて延在し、その結果、各熱交換面は、任意の他の熱交換面を貫通する必要なしに、外部から叩打されることが可能である。
【００１３】
別法として、熱交換装置が１つまたは複数の平坦な熱交換面を形成するまっすぐな管状ラインを備えることができる。そのような場合、衝撃ブロックは、熱交換面の側面の１つに配置されうる。任意選択で、衝撃ブロックが、熱交換面と直角にある衝撃領域を形成する側面でアンビルプレートを担持する。このようにして、叩打装置は側面方向から熱交換面に衝撃を与えることができて、非常に効果的な機械的エネルギーの伝達が得られる。
【００１４】
本発明は、添付の図面を参照してさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による熱交換装置の衝撃ブロックを有する熱交換面の部分図である。
【図２】図１の区域の側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図１の熱交換面の衝撃ブロックの平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａのブロックの側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による熱交換装置の別の実施形態の衝撃ブロックを有する熱交換面の部分の正面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの区域の平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明による熱交換装置のさらに別の実施形態の衝撃ブロックを有する熱交換面の部分の正面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの区域の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明による熱交換装置の衝撃領域１を示す。熱交換装置は、多数の渦巻き式（換言すれば、コイル状）の平行な管状ライン３によって形成される１つまたは複数の円筒形熱交換面２を備える。管状ライン３は、フィン４を介して一体に溶接されて、気密性円筒形壁を形成する。
【００１７】
３つの管状ライン３が衝撃領域１で中断される。各中断されたライン３は衝撃領域１で２つの対向する端部５を有する（図２参照）。これらの端部５は、一方の側面８から対抗する側面９までブロック６を横断する、３つのまっすぐな平行な流路７（図３Ａ参照）を有する衝撃ブロック６によって結合される。衝撃ブロック６は、分離した部分として図３Ａで示される。流路７の開放端部は円形縁１０によって包囲されて、漏れ止め溶接結合を可能にする。各流路７は、中断された管状ライン３の１つと整列し、対応する中断された管状ライン３の対向する端部５の１つに開放結合し、その結果、冷却剤が各流路７を通って流れる。流路７は管状ライン３と同じ横断面領域を有する。ブロック６は平坦な外側面８を有する。ブロック６は、楔形状の移行チューブ区域１１を介して中断された渦巻き式チューブ３の端部５に結合される。楔形状の移行チューブ区域１１は、管状であり、互いに角度をなす２つの端部１２および１３を有し、第１の端部１２が中断された渦巻き式ライン３の端部５に係合するように構成され、一方、他方の端部１３が衝撃ブロック６の流路７の１つの円形縁１０に係合するように構成される。楔形状の移行チューブ区域１１の端部１２および１３にもまた、円形縁１４が設けられて、漏れ止めシーム溶接を可能にする。
【００１８】
衝撃ブロック６内の流路７の端部および衝撃領域１の渦巻き式管状ライン３の端部は、対応する長手方向軸ＡおよびＡ’と直角をなす。このように、衝撃ブロック６と楔形状の移行チューブ区域１１、および中断された渦巻き式チューブの端部５と楔形状の移行チューブ区域１１の間の結合部は、溶接されて、非常に信頼性および耐用性のある高品質結合部を形成することができる。
【００１９】
衝撃ブロック６の平坦な上方面８はアンビル１５を担持する。叩打装置（図示せず）がアンビル１５に衝撃を与えるように配置され、アンビル１５は衝撃負荷を熱交換面に伝達する。アンビル１５は平坦な上方面８と直角であるので、アンビル１５は衝撃ブロック６の平坦な面８に耐用性のある溶接によって結合されうる。アンビル１５は頑丈な（ｓｏｌｉｄ）ブロック１７で栓をされた中空の円筒１６によって形成される。
【００２０】
図１では、衝撃領域１は熱交換装置の下方端部近傍に位置する。熱交換面のこの下方端部で、渦巻き式チューブ３が熱交換面から分岐する屈曲区域１８を有する。屈曲区域１８は、隣接する渦巻き式チューブ３から離れて屈曲する。補強ウェブ１９が、屈曲区域１８と隣接するチューブ３の間に延在する。
【００２１】
図４Ａは、本発明による熱交換装置の別の実施形態の衝撃領域２１を示す。熱交換装置は、多数のまっすぐで、垂直に配置された平行な管状パイプライン２３によって形成された円筒形熱交換面２２を備える。図１の実施形態にあるように、管状パイプライン２３は、フィン２４を介して一体に溶接される。
【００２２】
管状ライン２３の３つが衝撃領域２１で中断される。中断されたライン２３のそれぞれが、衝撃領域２１で２つの対向する端部２５を有する。これらの端部２５は、中断された管状ライン２３の一方の端部２５から対向する端部２５までブロック２６を横断する３つのまっすぐで平行な流路２７（図４Ｂ参照）を有する衝撃ブロック２６によって結合される。流路２７の開放端部２５は円形縁３０によって包囲されて、漏れ止め溶接結合を可能にする。各流路２７は、中断された管状ライン２３の１つと整列し、対応する中断された管状ライン２３の対向する端部２５の１つと開放結合する。流路２７は管状ライン２３と同じ横断面領域を有する。
【００２３】
ブロック２６は、アンビルプレート３５を担持する平坦な外側面２８を有する。叩打装置（図示せず）は、矢印Ｂ（図４Ｂ参照）で示された方向にアンビルプレート３５に衝撃を与えるように配置される。
【００２４】
図５Ａは、本発明による熱交換装置の追加の可能な実施形態の衝撃領域４１を示す。この実施形態は、多数のまっすぐで、垂直に配置された平行な管状パイプライン４３によって形成された平坦な熱交換面４２を備える。上述の実施形態にあるように、管状パイプライン４３は、フィン４４を介して一体に溶接される。熱交換装置は、１つまたは複数のそのような平坦な熱交換面を、例えば、平行な配置で備えることができる。
【００２５】
熱交換面の右側に、３つの隣接する管状ライン４３が衝撃領域４１で中断される。各中断されたライン４３は、衝撃領域４１で２つの対向する端部４５を有する。これらの端部４５は、管状ライン４３と整列する方向にブロック４６を横断する３つのまっすぐで平行な流路４７（図５Ｂ参照）を有する衝撃ブロック４６によって結合される。流路４７の開放端部は円形縁５０によって包囲されて、漏れ止め溶接結合を可能にする。各流路４７は、中断された管状ライン４３の１つと整列し、対応する中断された管状ライン４３の対向する端部４５の１つと開放結合する。流路４７は管状ライン４３と同じ横断面領域を有する。
【００２６】
ブロック４６は、熱交換面に垂直なアンビルプレート５５を担持する平坦な側面５１を有する。叩打装置（図示せず）は、熱交換面に平行な矢印Ｃで示された方向にアンビルプレート５５に衝撃を与えるように配置される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2012533043.tif 000009
【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
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