(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器を通る管側流体を流すために殻体の内部に全体的に長手方向に配置されている管束と、
管束の周囲に配置されて殻体内面から間隔を隔てられている円筒形分配プレートで形成された環状分配チャンネルに流体連通されている殻体側入口と、
環状チャンネルから高温ガスを分配し、管束を通し管外面を横切って殻体側流体出口へ流すために分配プレートに形成されている複数の穿孔と、
管束における外側管の列（ｂａｎｋ）および分配プレート内面の間に配置されており、穿孔を通って流れる高温ガスが衝突し、高温ガスが管に直接当たるのを防止するために、該穿孔の各々に対向されている複数の衝突バーとを含む管形熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の管形熱交換器であって、穿孔が長手方向の複数の列に配置されており、衝突バーは穿孔の各列と長手方向に整列されてその全体的長さに延在している管形熱交換器。
【請求項３】
請求項１に記載の管形熱交換器であって、
分配チャンネルの反対各端部に備えられ、分配プレートから殻体内面の近くまで半径方向外方へ延在する第１および第２の環状シールプレートを含んでいる管形熱交換器。
【請求項４】
請求項２に記載の管形熱交換器であって、
管束から分配プレート内面の近くまで半径方向外方へ延在する１つ以上の分配バッフルと、
衝突バーを半径方向に受け入れ、分配プレートおよび衝突バーに対して管束を半径方向に整列させて保持するために分配バッフルの外形に形成されたノッチとを含んでいる管形熱交換器。
【請求項５】
請求項４に記載の管形熱交換器であって、衝突バーが外側列における隣り合う管の長手方向の間隙と整列されている管形熱交換器。
【請求項６】
請求項５に記載の管形熱交換器であって、
分配プレートに固定され、そこから半径方向内方へ延在する複数の長手方向に間隔を隔てられたガイドリングと、
ガイドリングに形成されており、衝突バーをそれぞれの分配プレートと半径方向に整列させて保持するように受け入れる長手方向の穴とを含んでいる管形熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の管形熱交換器であって、ガイドリングが外側管列の形状に対応した内面形状を有している管形熱交換器。
【請求項８】
請求項７に記載の管形熱交換器であって、少なくとも幾つかの衝突バーが管束の長さに延在する締付けロッドである管形熱交換器。
【請求項９】
請求項４に記載の管形熱交換器であって、衝突バーが分配プレートの内面の近くに該内面から間隔を隔てて配置されており、また衝突バーが外側列の隣り合う管と整列されている管形熱交換器。
【請求項１０】
請求項９に記載の管形熱交換器であって、衝突バーがボルトによって分配プレートに取り付けられており、スペーサによって分配プレート内面から間隔を隔てられている管形熱交換器。
【請求項１１】
長手方向の管束を有し、それぞれ管側および殻体側の流体入口および出口を含む耐火ランナー張りの円筒形殻体と、
管束における管をスライド可能に受け入れ、半径方向に整列させて保持するために穿孔された複数のバッフルであって、該バッフルの穴を通る締付けロッドおよび該穴よりも大きな外径を有する環状スペーサ部材によって長手方向に間隔を隔てられているバッフルと、
管束のまわりに配置され、殻体内面から半径方向に間隔を隔てられて殻体側流体入口と流体連通した高温ガス入口環状路を形成するようになされている円筒形分配プレートと、
分配プレートの長手方向に反対両側の上下端部に接近して固定され、そこから殻体内面の近くまで半径方向外方へ延在して高温ガス入口環状路の各端に流体シールを形成するようになされている上下のシールプレートとを含んでいて、
バッフルの１つは管束から分配プレート下端より下方の殻体内面の近くまで半径方向外方へ延在して、その上面に分配プレートを支持するようになされた支持バッフルであり、
また間隔を隔てた長手方向の列として配置された分配プレートに形成されている複数の穿孔と、
管束外周面および分配プレート内面の近くに配置され、配列されたそれぞれの穿孔と整列されて対向されている複数の長手方向の衝突バーであって、該穿孔を通って流れる高温ガスがそれぞれの衝突バーに直接当たった後に隣り合う衝突バー間を通って管束内へ流れるようにするための衝突バーとを含んでいて、
１つ以上のバッフルが分配プレートの長手方向両端の間で管束から半径方向外方へ延在する分配バッフルであり、衝突バーを横方向に受け入れて、この衝突バーおよび分配プレートに対して管束および締付けロッドを半径方向に整列させて保持するために、分配プレート内面に接近して周縁ノッチを有する外形を備えている廃熱ボイラー。
【請求項１２】
請求項１１に記載のボイラーであって、バッフルの１つが管束から分配プレート上端より上方の殻体内面の近くまで半径方向外方へ延在している支持バッフルであり、上下の支持バッフルの間で分配プレートを垂直に位置決めするようになされた廃熱ボイラー。
【請求項１３】
請求項１２に記載のボイラーであって、管は分配プレートと同芯の円形パターンで配列されている廃熱ボイラー。
【請求項１４】
請求項１３に記載のボイラーであって、幾つかの衝突バーが締付けロッドであって、分配プレートの穿孔が最外列における隣り合う管の間隙と整列されており、穿孔と対向された衝突バーおよび締付けロッドが分配プレートと同芯の円形パターンで配列されている廃熱ボイラー。
【請求項１５】
請求項１４に記載のボイラーであって、分配プレートの長さに沿って間隔を隔てられて固定され、そこから管束および締付けロッドの半径方向の輪郭に対応した内側輪郭まで半径方向内方へ延在している複数のガイドリングであって、衝突バーを受入れ、配列された穿孔と整列させて保持するように穿孔を形成されているガイドリングを含んでいる廃熱ボイラー。
【請求項１６】
請求項１５に記載のボイラーであって、衝突バーがガイドリングの１つに固定されるとともに他のガイドリングの穿孔にスライド可能に受け入れられ、長手方向の熱膨張を許容するようになされた廃熱ボイラー。
【請求項１７】
請求項１３に記載のボイラーであって、衝突バーが分配プレートの内面の近くに該内面から間隔を隔てて配置された凹面を有しており、また分配プレートの穿孔が最外列の隣り合う管と整列されている廃熱ボイラー。
【請求項１８】
請求項１７に記載のボイラーであって、衝突バーがボルトによって分配プレートに取り付けられており、スペーサによって分配プレート内面から間隔を隔てられている廃熱ボイラー。
【請求項１９】
請求項１２に記載のボイラーであって、バッフルがディスクおよびドーナツ形状をしており、支持バッフルがドーナツを含んでいる廃熱ボイラー。
【請求項２０】
請求項１９に記載のボイラーであって、分配バッフルがディスクを含んでいる廃熱ボイラー。
【請求項２１】
管側流体を熱交換器に通して流すように殻体内に全体的に長手方向に配置されている管束を有する管形熱交換器において高温ガスから廃熱を回収する方法であって、
（ａ）殻体側入口と流体連通され、また管束のまわりに該内面から間隔を隔てて配置された円筒形の分配プレートで形成された管形熱交換器の環状分配チャンネルに高温ガスを導く段階と、
（ｂ）高温ガスを環状分配チャンネルから分配プレートに形成されている複数の穿孔を通し、管束を通し管外面を横切って、そして殻体側ガス出口へ分配する段階と、
（ｃ）穿孔を通過する流体を管束の外側管の列と分配プレート内面との間に穿孔に対向して配置された複数の衝突バーに衝突させる段階と、
（ｄ）分配プレートで分配されるガスから管束を通して流れる流体へ熱を伝える段階と、
（ｅ）冷却したガスを殻体側出口から抜き出し、加熱された流体を管側出口から抜き出す段階とを含む廃熱を回収する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管形熱交換器に係わり、特に、最外管におけるピーク熱束を減少させる流入ガスのための衝突分配器を有する廃熱ボイラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃熱ボイラーは一般に製造プラントにおいて例えば水蒸気改質、接触分解、石炭ガス化、動力タービンの運転などのような高温処理で発生する排出ガスから熱を回収するために使用されている。水管廃熱ボイラーは管形熱交換器を典型的に含んでおり、高温で流入する排出ガスは殻体側へ導かれる。管側を流れるボイラー水は熱されて一部が蒸発する。
【０００３】
このような高温熱交換器の管は、壁の機械的完全性が水質の悪いボイラー水による腐食、スケール付着または汚損などの要因により、または流入ガスの衝突に起因する侵食によって損なわれたときに、故障を起こす。例えば、管側の汚損は管壁温度を高め、厳しい場合には過熱による管の損傷を生じる。過大熱束を含む厳しい運転状況は、完全性の問題を激化し、ボイラーの水質変化における感度を高める。
【０００４】
廃熱ボイラーの信頼性は、過大な熱束の分配、および特に高温ガス入口に最も近い最外管に対する衝突の問題点に対処することによって、ボイラーの水質が変化する状況のもとでも、十分に向上させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
管形熱交換器における最外管列（ｂａｎｋ）の壁から流入する高温ガスの衝突を偏向させることによって、ボイラー水質の変化に対するこれらの最外管の感度を低減させて、信頼性を向上させることができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
１つの見地によれば、本発明は改良された管形熱交換器を提供する。第１部材として、熱交換器を通して管側流体を流すために殻体内に全体的に長手方向に配置された管束が備えられる。他の部材として、管束のまわりに殻体内面から間隔を隔てて配置された円筒形の分配プレートによって形成される環状の分配チャンネルと流体連通されて、殻体側入口が備えられる。分配プレートに複数の穿孔が形成されて備えられ、流体を環状分配チャンネルから管束を通し管外面を横切って殻体側流体出口へ流すようになされる。複数の衝突バーが管束の外側管列と分配プレート内面との間に配置される。衝突バーは、穿孔に流体を通して該バーに衝突させるために、穿孔に対向される。穿孔は複数の長手方向の列として配列でき、また衝突バーが各列の穿孔と長手方向に整列されてその全長に延在される。
【０００７】
好ましい実施例では、第１および第２の環状シールプレートが分配チャンネルの反対両側に備えられて、その分配プレートから半径方向外方へ向かって殻体内面の近くまで延在される。熱交換器は、管束から半径方向外方へ向かって分配プレート内面の近くまで延在する１以上の分配バッフルを含んでいる。分配バッフルの外形にノッチが形成されて、衝突バーを容易に受け入れることができるように、また分配プレートおよび衝突バーに対して管束を半径方向に整列させて保持するようになされる。
【０００８】
１つの構成では、管は半径方向ピッチを有することが好ましく、衝突バーは外側列の隣り合う管の間の長手方向間隙と整列されることが好ましい。熱交換器は複数の長手方向に間隔を隔てたガイドリングを含んでおり、これらのガイドリングは分配プレートに固定されてそこから半径方向内方へ向かって延在している。長手方向の穴がガイドリングに形成されており、衝突バーを受け入れて半径方向に整列させて保持するようになす。ガイドリングは外側管列の輪郭に一致した内側輪郭を有することが好ましい。幾つかの衝突バーは管束の長さにほぼ延在する締付けロッドを含み、バッフルおよびシールプレートの構造的な支持を形成することができる。
【０００９】
他の構造では、衝突バーは分配プレート内面の近くで該内面から間隔を隔てて配置された凹面を有する。衝突バーは外側列における隣り合う管と整列されることが好ましい。衝突バーは分配プレートにボルトで取り付けられ、その内面からスペーサで間隔を隔てられることが好ましい。
【００１０】
他の見地によれば、本発明は長手方向管束を収容し、それぞれ管側および殻体側の流体入口および出口を含んでなる耐火ライナー張りの円筒形殻体廃熱ボイラーを提供する。複数のバッフルが穿孔され、管束における管をスライド状態で受け入れて半径方向に整列させて保持するようになされる。バッフルは締付けロッドで長手方向に間隔を隔てられており、ロッドはバッフルに形成された穴を通され、またその穴よりも大きい外形を有する環状スペーサ部材を通されている。円筒形の分配プレートは管束のまわりに配置され、殻体の内面から半径方向に間隔を隔てられて高温ガスの入口環状路を形成するようになされ、この環状路は殻体側の流体入口と流体連通される。上側および下側のシールプレートは分配プレートの長手方向における上側および下側の反対端部に固定され、そこから半径方向外方へ延在して殻体内面の近くまで延在して、高温ガス入口環状路のそれぞれの端部に流体シールを形成するようになされる。バッフルの１つは支持バッフルであり、管束から半径方向外方へ向かって分配プレートの下端部より下方の殻体内面の近くまで延在して、分配プレートを支持バッフルの上面に支持するようになされる。複数の穿孔が分配プレートに形成されており、それらは間隔を隔てた長手方向の列として整列される。複数の長手方向の衝突バーが管束および分配プレートの外周縁の近くに配置される。このように配置された各衝突バーは、穿孔の列と整合されて対向され、高温ガスがその穿孔を通過してそれぞれの衝突バーに直接に衝突し、その後隣り合う衝突バーの間を通って管束に流入する。１以上のバッフルが分配バッフルで、分配プレートの長手方向の端部間で管束から半径方向外方へ向かって延在しており、また衝突バーを横方向に受け入れて衝突バーおよび分配プレートに対する管束および締付けロッドを半径方向に整列して保持するために周縁ノッチを有する分配プレート内面近くの外形を含む。バッフルの１つは支持バッフルとされ、管束から半径方向外方へ向かって分配プレートの上側端部より上方の殻体内面の近くまで延在して、分配プレートを上側および下側の支持バッフル間で垂直に位置決めするようになされることが好ましい。バッフルはディスクおよびドーナツの形状とされることが好ましい。支持バッフルはドーナツとして形成されることが好ましく、分配バッフルはディスクとして形成されることが好ましい。
【００１１】
１つの構造において、幾つかの衝突バーは締付けロッドとされることができる。複数のガイドリングが分配プレートの長さに沿って間隔を隔てて固定され、そこから半径方向内方へ向かって管束および締付けロッドの半径方向の輪郭に一致する内側輪郭まで延在される。ガイドリングは穿孔されて衝突バーを受け入れて、穿孔列と整列させて保持するようになされる。廃熱ボイラーの穿孔と対向される衝突バーおよび締付けロッドは、分配プレートと同心円に配列されることが好ましい。管はまた分配プレートと同芯の円形模様に配列されることが好ましく、分配プレートの穿孔は最外列の隣り合う管の間隙と整列されることが好ましい。衝突バーはガイドリングの１つに固定され、また他のガイドリングの穿孔内にスライドさせて受け入れられて長手方向の熱膨張を許容できるようになされることが好ましい。
【００１２】
他の構造において、衝突バーは分配プレート内面の近くに配置されてそこから間隔を隔てられた凹面を有している。分配プレートの穿孔は最外列の隣り合う管と整列されることが好ましい。衝突バーはボルトにより分配プレートに取り付けられ、スペーサによりその内面から間隔を隔てられることが好ましい。
【００１３】
他の実施例として、本発明は廃熱を高温ガス流から回収する方法を提供する。１つの段階として、高温ガス流は管形熱交換器の環状分配チャンネルへ導かれる。この熱交換器は、それを通して管側流体を流すために殻体内に全体的に長手方向に配置された管束を有する。環状分配チャンネルが殻体側入口からの流体と連通しており、この分配チャンネルは管束のまわりに殻体内面から間隔を隔てて配置された円筒形の分配プレートによって形成されている。高温ガスは環状チャンネルから管束を通り、管外面を横切って、分配プレートに形成された複数の穿孔によって殻体側出口へ流れるように分配される。ガスは穿孔を通過して、管束の外側管の列と分配プレート内面との間に穿孔に対向して配置された複数の衝突バーに衝突する。分配プレートにより分配されたガスから回収された熱は管束を通って流れる流体と熱交換される。冷却されたガスは殻体側出口から抜き出され、熱せられた流体は殻体側出口から抜き出される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
穿孔を形成された分配装置が、その穿孔と整列された衝突ロッドとともに管形熱交換器の外側管に対する流れおよび熱束を十分に向上させる。
【００１５】
図１〜図１５を参照すれば、同じ符号は同様な部品を示しており、本発明の管形熱交換器の実施例１０，１００は限定するわけではないが廃熱回収ボイラーを表しており、これらは内部に管束１４を取り付けられて有する殻体１２を含み、管束１４は本発明の衝突分配器１６，１０２を装備している。
【００１６】
この分野で周知のように、殻体１２は殻体側流体を管２０の外面と接触させるための殻体側通路１８を含む。殻体１２は高温の殻体側流体２４を導入するための１以上の入口ノズル２２と、温度状態が低下された流体２８を抜き出すための１以上の出口ノズル２６とを含む。通路１８は複数の軸方向に取り付けられたディスクおよびドーナツ形式のバッフルプレート３０，３０’で形成されており、管２０の外面とのほぼ完全な熱交換接触を容易に達成できるようになされている。入口ノズル２２および出口ノズル２６、およびバッフルプレートの個数および形状は、導入される流れの種類、熱交換要件、プロセス経費、などの多くの因子に依存した実務者の好みの問題であることが十分に理解できよう。図１に見られることに加えて、耐火物の破損時に殻体１２を冷却して保護するために殻体１２は冷却ジャケット３２を含んでいる。
【００１７】
熱は殻体側流体から、管束１４の管側通路３４を通って流れる管側流体へ熱交換される。この分野で良く知られているように、管側通路３４は１以上の入口ノズル３６と、管側流体を管２０に分配するとともにその機械的支持を行う１つの入口管シート材３８と、出口管シート材４０および１以上の出口ノズル４２とを含む。
【００１８】
取り付け、保守および製造を容易にするために、管束１４は各端部を管シート材３８，４０で一体化されて殻体側バッフルプレート３０，３０’を取り付ける基部を形成している非分離形の管２０のユニットとして一般に組み立てられる。必然的な殻体の熱膨張を許容するための管束１４の支持手段は良く知られている。典型的に管束１４の一端部だけが殻体１２に、例えば管シート材４０にてボルト固定される。他端部は殻体１２の内部を「遊動」するのであり、殻体１２はその膨張および収縮のために膨張結合部を入口管３６に備えている。
【００１９】
バッフルプレート３０，３０’の支持手段もまた良く知られている。バッフルプレート３０，３０’は穿孔されて管束１４の管２０をスライド可能に受け入れるとともに、その半径方向の整列状態を保持するようになされている。バッフルプレート３０，３０’は複数の締付けロッド４５（図４〜図６を参照されたい）によって長手方向に間隔を隔てられており、締付けロッド４５はバッフルの穴を通り、該穴よりも大きな外径を有する環状のスペーサ部材４７を通って延在されている。この締付けロッド４５（２つの連結された部分としてが好ましい）は管束１４の長さに典型的に延在しており、また管シート材３８，４０の一方に一般に取り付けられる。プレート３０，３０’およびスペーサ４７は交互に締付けロッド４５に沿って介在される。したがってスペーサ４７はバッフル３０，３０’を長手方向の位置に保持し、バッフル３０，３０’の穿孔は管２０を相対的に半径方向位置に保持する。ディスクおよびドーナツ形のプレート３０，３０’はまた図１に見られるように一般に交互とされ、管２０の外面を横切る高温ガスの横断流れを増大させる。
【００２０】
本発明によれば、円筒形の衝突分配器１６，１０２が管束１４の周辺のまわりに取り付けられて、殻体側入口ノズル２２に近い殻体１２の内面４６から間隔を隔てて支持される。分配器１６，１０２は環状分配チャンネル４８形成して、流入する殻体側流体を殻体側通路１８の入口４９へ均等に分配し、流入する高温流体の最外列５０に対する直接的な衝突を軽減するようになす。
【００２１】
本発明の衝突分配器１６，１０２は分配プレート５２を含み、そこに複数の穿孔が形成されている。複数の長手方向に取り付けられた衝突バー５６，１０４は外側列５０と分配プレート５２の内面との間に穿孔５４に対向して配置されている（図４〜図９を参照されたい）。穿孔５４は複数の長手方向のコラムとして配列され、また衝突バーは穿孔の各コラムと長手方向に整列されて、そのほぼ全長に延在する。
【００２２】
管列５０の外側管に対する衝突バー５６，１０４の好ましい位置は、衝突バーの横断面の幾何形状および管ピッチに依存する。凹形横断面を有する衝突バーと円周ピッチを有する管とに関しては、衝突バー５６は外側列５０の隣り合う管の間の長手方向間隙５７と整列されて、図４〜図６および図１１〜図１２に見られるような間接的な流路５８を形成するようになすことが好ましい。このようにして衝突バー５６は、衝突するガスをその側方へ偏向させて間隙を通し、これにより最外管に対する直接的な衝突を回避するように位置決めされることができる。衝突バー５６の適当とされる横断面の例は円形、楕円形、四角形、長円形などであり、円形横断面が好ましい。細長い横断面が使用されるならば、平坦面が穿孔コラムと長手方向に整列されることが好ましい。
【００２３】
これに代えて、凹形横断面を有する衝突バーと円形ピッチを有する管とに関しては、衝突バー１０４は図８、図１５〜図１６に見られるように外側列５０’の隣り合う管と整列されることが望ましい。更に、衝突バー１０４は、その凹形面１０６が穿孔コラムに対向する分配プレート５２に向かって該コラムから間隔を隔てて配向されるように配置される。このようにして、衝突ガスは分配プレート５２で反射され、衝突バー１０４の側部に沿って形成されている長手方向スロット１０８を通して流される（図１４を参照されたい）。衝突バー１０４と外側列５０’との間のこの空間的関係は、隣り合う外側管の間隙１１２を通る間接的な流路１１０を形成して、直接的な衝突流れを回避するようになす。衝突バー１０４は長手方向に二分した管断面を有することが好ましい。
【００２４】
特に図２〜図５、図７〜図８を参照すれば、上側および下側のシールプレート６０，６２は分配プレート５２の長手方向の上側および下側の反対端部の近くに固定され、分配プレート５２から殻体１２の内面４６の近くまで半径方向外方へ延在して高温ガス入口環状路４８のそれぞれの端部に流体シールを形成するようになす。シールプレート６０，６２は溶接のような通常手段によって分配プレート５２に固定される。シールプレート６０，６２（特に下側シールプレート６２）はその自由面をガセット（図示せず）で補強され、及び／又はそれに固定された隣接する補強リング（図示せず）で補強されて、分配器１６の重量で座屈を生じるのを防止するようになすことが好ましい。
【００２５】
実施例１０の衝突バー５６は複数のガイドリング７０により固定されることが好ましい。図３に見られるように、衝突バー５６は一端部を上側ガイドリング７０’に溶接して固定され、また自由端部６８はガイドリング７０の他の開口を通してスライド可能に受け入れられて、衝突バー５６を穿孔５４の列と整列させて保持するとともに、ガイドリング７０に対する衝突バー５６の熱膨張を許容するようになされる。
【００２６】
ガイドリング７０，７０’は分配プレート５２の長さに沿って間隔を隔てて固定され、そこから半径方向内方へ向かって、外側管列５０の半径方向の輪郭と等しい半径方向溝７４および舌部７６と、締付けロッドスペーサ７４の半径に等しいノッチ８０とを含む内側輪郭７２の位置まで延在して、管５０および締付けロッド４５を受け入れるようになされることが好ましい。
【００２７】
衝突バー１０４（図７〜図１０を参照されたい）はナット１１６を有する複数のボルト１１４で分配プレート５２に固定され、これにより凹面１０６が分配プレート内面の近くで、その内面からスペーサ１１８によって間隔を隔てられて、上述のように長手方向スロット１０８を衝突バー１０４と分配プレート内面との間に形成するように配置されるようになされることが好ましい。複数の規則的に長手方向に間隔を隔てられた凹部１２０が衝突バー１０４に形成されて、ボルト１１４の一般的に六角形のボルトヘッド１２２を受け入れるようになされることが好ましい。ボルト止めが行われたならば、ナット１１６が溶接されて緩むのを防止することが好ましい。
【００２８】
１以上のバッフルプレート３０，３０’は分配プレート５２の長手方向端部の間で管束１４から半径方向外方へ延在する分配バッフル３０ａ，３０ｂである。分配バッフルは、分配プレート５２の内面の近くに周縁部ノッチ７８を備えた外形を有している。ノッチ７８は衝突バー５６，１０４を横方向に受け入れて、分配プレート５２に対して管束１４および締付けロッド４５を半径方向に整列させて保持するようになす。使用される分配バッフルの個数および形状は実務者の好みの問題であろう。
【００２９】
本発明のデザインの実際例では、幾つかの締付けロッド４５は管束１４の長さにほぼ延在してバッフルの構造支持体を形成し、また支持プレートは実施例１０（図２〜図６を参照されたい）において衝突バーを含むことができる。衝突バー５６と同様に、締付けロッド４５は内側殻体壁と分配プレート５２との間で、穿孔列と長手方向に整列され、また外側列５０の隣り合う管の間の長手方向の間隙と長手方向に整列されて配置される。締付けロッドである衝突バーの個数は熱交換器１０の機械的な支持設計基準に応じて決まる。
【００３０】
分配器１６，１０２は、管束１４から半径方向外方へ向かって分配プレート５２の下側端部より下方の殻体１２の内面の近くまで延在した１つのバッフル３０，３０’によって殻体１２の内部に支持されることが好ましい。図１〜図３および図７に見られるように、ドーナツ形分配プレート５２の長手方向端部の近くに長手方向に配置されたドーナツ形バッフルプレートは上側および下側の支持プレート３０’ａ，３０’ｂを形成して、下側支持プレート３０’ｂが下側シールプレート６２に当接するようになす。冷えた状態では典型的に分配器１６，１０２は一般に下側支持バッフル３０’ｂ（図１〜図３および図７に見られるように）に対してのみ係合するが、加熱状態ではシールプレート６０，６２は殻体１２の耐火ライニング１３まで内壁４６に抗して膨張する。
【００３１】
管束１４の管２０の配向および構造材料のような他の設計上の特徴は、典型的に実務者の好みの問題である。図６および図８に見られるように、互い違いの管の配向が使用できる。
【００３２】
特に図１１〜図１４および図１７〜図１８を参照すれば、本発明の衝突分配器１６を含むメタノールプラントのような典型的な廃熱回収の応用例に使用される管形熱交換器に関する流速ベクトルおよび温度の等温線図がコンピュータでシミュレーションされて、衝突分配器１６の衝突バー５６が使用されていない類似の応用例と比較された。長手方向間隙５７の内部の管壁８２に近い高温ガスの温度は、本発明の衝突バーが使用されるときには同じ温度に実質的に保持されることが分かる。したがって、本発明の分配器１６は熱交換器１０の熱移動に実質的に干渉しない。しかしながら、衝突バー５６の有無による穿孔５４に対して長手方向に整列された管８４の壁の等温線図の比較では（図９および図１２に見られるように）、衝突バー５６が管壁によってみられる最大温度をかなり低下させることを示している（５０゜Ｒ以上）。
【００３３】
特に図１５〜図１６を参照すれば、衝突分配器１０２を含むメタノールプラントのような典型的な廃熱回収応用例に使用された管形熱交換器の速度ベクトルを知るために、コンピュータによるモデル化が行われた。熱交換器１００における熱移動は外側管５０’と干渉せず、それに対する直接的な衝突は（小さな速度ベクトルで示されるように）回避された。
【００３４】
本発明の管形熱交換器１０，１００を運転するために、熱を回収すべき高温排出ガスが集められ、このガスは熱交換器１０の殻体側の入口ノズル２２へ導かれて、衝突分配器１６の環状チャンネル４８を通って分配される。分配チャンネル４８内でこのガスはまず衝突バー５６，１０４に衝突し、外側管５０に対する直接衝突から偏倚されて、管壁８４の温度を低下させる。流入ガスからの熱は管２０を通して流れる冷たい管側流体、一般にはボイラー給送水へ熱交換される。冷やされたガスはそのノッチ熱交換器１０の殻体１２から出口ノズル２６の位置で取り出される。加熱されたボイラー給送水は出口ノズル４２の位置で熱交換器１０から抜き出される。
【００３５】
本発明の管形熱交換器は前述した説明および例のために示された。前述の説明は限定する図解でないことを意図している。何故なら、当業者にはこれに鑑みて多くの各種の変化例が明白となるであろうからである。特許請求の範囲に記載の範囲および精神に含まれるそのような全ての変化例はこれにより包含されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】殻体側ガス入口における本発明の衝突分配器の実施例を示す管形ボイラーの縦断面図。
【図２】衝突バー５６および支持ガイドリング７０を示す図１の衝突分配器の拡大した縦断面図。
【図３】図２の衝突分配器の衝突バー、ガイドリング、バッフルおよびシールプレートの詳細な縦断面図。
【図４】図３の衝突分配器の線４−４に沿うガイドリングの部分的平面図。
【図５】図３の衝突分配器の線５−５に沿う分配バッフルの部分的平面図。
【図６】衝突分配器および管列を示す図２の熱交換器の線６−６に沿う部分的平面図。
【図７】分配プレート内面にボルト止めされてその内面から間隔を隔てられた衝突バー１０２を示す本発明の衝突分配器の他の実施例の詳細な縦断面図。
【図８】外側管列の管と整列された衝突バー１０４を示す図７の衝突分配器の線８−８に沿う分配バッフルの部分的平面図。
【図９】衝突バー１０４を示す図７の詳細図。
【図１０】分配プレート内面の近くに間隔を隔てられた凹面１０６を示す図９の衝突バー１０４の線１０−１０に沿う平面図。
【図１１】図１〜図６の衝突分配器の実施例で定められた間接的な流路５８を示す、合成（ｓｙｎｇａｓ）ガスの発生における第２の改質装置の下流側に使用された廃熱ボイラーにおける流入ガスのコンピュータによりシミュレーションした等温線の分布（１８００〜２０８０゜Ｒ）を示す図面。
【図１２】衝突バー５６に対する衝突を示す図１１の間接的な流路５８における流入ガスの速度ベクトルを示す図面。
【図１３】管壁８４に対する流入ガスの直接的な衝突を最少限に止めるために衝突バー５６を使用した図１１の管壁８４の等温線図を示す図面。
【図１４】図７〜図１０の衝突分配器により定められた間接的な流路１１４を示す、合成ガスの発生における第２の改質装置の下流側に使用された廃熱ボイラーにおける流入ガスのコンピュータによりシミュレーションした速度ベクトルを示す図面。
【図１５】図１４の廃熱ボイラーにおけるコンピュータによりシミュレーションした等温線図を示す図面。
【図１６】衝突分配器に衝突バーを使用しない（従来技術）で合成ガスの発生における改質装置の下流側に使用された従来技術の廃熱ボイラーにおける流入ガスのコンピュータによりシュミレーションした等温線の分布（１８００〜２０８０゜Ｒ）を示す図面。
【図１７】図１６の従来技術のボイラーにおける流入ガスの速度ベクトルを示す図面（従来技術）。
【図１８】図１６の従来技術のボイラーにおける流入ガスが直接に衝突する管壁の等温線図を示す図面（従来技術）。
【符号の説明】
１０，１００  廃熱回収ボイラー
１２  殻体
１４  管束
１６，１０２  衝突分配器
１８  殻体側通路
２０  管
２２  殻体側流体の入口ノズル
２４  殻体側流体
２６  殻体側流体の出口ノズル
３０，３０’  バッフルプレート
３４  管側通路
３６  管側流体の入口ノズル
４２  管側流体の出口ノズル
４５  締付けロッド
４７  スペーサ部材
４８  環状分配チャンネル
５２  分配プレート
５４  穿孔
５６，１０４  衝突バー
５８，１１０  間接的流路
７０  ガイドリング
８４  管
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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