(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状の熱媒体を高温排ガスの流通する上部熱交換室から、低温ガスの流通する下部熱交換室へと通して、これらの各熱交換室を流通するガスと熱交換させ、この熱交換した粒状の熱媒体を前記下部熱交換室の底部から前記上部熱交換室へ戻し経路で循環させる熱交換装置において、前記下部熱交換室の底部に設けられた排出口からの戻し経路に、前記熱媒体同士を容器内で擦り合わせる手段を設け、これらの熱媒体の表面に付着する金属塩化物を除去するようにしたことを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記熱媒体同士を擦り合わせる容器に、洗浄水の給水口と排水口を設けた請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記戻し経路に分岐する副戻し経路を設け、前記熱媒体同士を容器内で擦り合わせる手段をこの副戻し経路側に設けた請求項１または２に記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記副戻し経路の前記戻し経路からの分岐点に、前記熱媒体の篩手段を設け、この篩手段による篩下の熱媒体を前記戻し経路側に、篩上の熱媒体を前記副戻し経路側に送るようにした請求項３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、粒状の熱媒体を循環使用して、高温ガスの顕熱を低温ガスに回収する熱交換装置に関し、特に、高温ガスとして高温排ガスを使用するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
粒状の熱媒体を循環使用して、高温ガスから顕熱を回収する熱交換装置では、循環使用中の熱媒体にダスト等の付着物が堆積し、熱交換効率を低下させる問題がある。
【０００３】
このような熱媒体の付着物を除去する手段としては、熱媒体を循環させる戻し経路に洗浄装置を設ける方法（特開昭５０−９２５４８号公報）や、戻し経路にスクリーンを備えた振動篩を設ける方法（特開昭５７−１０００２号公報）が提案されている。
【０００４】
一方、前記高温ガスとして溶融炉等から排出される高温排ガスを用い、この高温排ガスの顕熱を低温ガスに回収する熱媒体循環式の熱交換装置では、高温排ガス中に含まれるガス状の金属塩化物が熱交換による温度低下で液化して粘着性を帯び、熱媒体の表面に付着物として付着する。金属塩化物の付着物は非常に粘着性が高いので、熱媒体を熱交換装置の内面にくっつかせたり、熱媒体同士を粘着により凝集させたりする。このため、この金属塩化物の付着物は、上述したダスト等の付着物のように熱交換効率を低下させるのみでなく、熱交換装置内の狭い通路等を閉塞する問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した付着物の除去手段のうち、戻し経路に熱媒体の洗浄装置を設ける方法は、粘着性の高い金属塩化物の付着物であってもかなり除去することができるが、水による洗浄を主たる除去手段とするため洗浄時間も長くなり、熱媒体の温度低下による熱ロスが非常に大きくなる問題がある。特開昭５０−９２５４８号公報に記載されたものでは洗浄水に温水を用いているが、洗浄水の温度を高くするほど、そのために必要な熱エネルギが大きくなる。また、循環する全ての熱媒体を洗浄するために、洗浄装置も大型のものが必要である。
【０００６】
一方、戻し経路に振動篩を設ける方法は、ダスト等の付着物は除去できるが、粘着性の高い金属塩化物の付着物は除去することができない。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、顕熱回収に高温排ガスを使用する熱交換装置の熱媒体に付着する粘着性付着物を、大きな熱ロスを伴うことなく、効率よく除去することである。
【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、粒状の熱媒体を高温排ガスの流通する上部熱交換室から、低温ガスの流通する下部熱交換室へと通して、これらの各熱交換室を流通するガスと熱交換させ、この熱交換した粒状の熱媒体を前記下部熱交換室から前記上部熱交換室へ戻し経路で循環させる熱交換装置において、前記戻し経路に、前記熱媒体同士を容器内で擦り合わせる手段を設け、これらの熱媒体の表面に付着する付着物を除去する構成を採用した。
【０００９】
すなわち、熱媒体を循環させる戻し経路に、熱媒体同士を容器内で擦り合わせる手段を設けることにより、粘着性の高い金属塩化物の付着物で凝集した熱媒体を解砕するとともに、この解砕と熱媒体同士の擦り合わせで、粘着性付着物を熱媒体の表面から剥離させ、熱ロスを伴うことなく熱媒体の粘着性付着物を効率よく除去できるようにした。
【００１０】
前記熱媒体同士を擦り合わせる容器に、洗浄水の給水口と排水口を設けることにより、熱媒体から剥離した付着物を洗浄水と一緒に容器外に排出し、剥離した粘着性付着物が再び熱媒体に付着するのを防止して、その除去効率をより高めることができる。
【００１１】
前記戻し経路に分岐する副戻し経路を設け、前記熱媒体同士を容器内で擦り合わせる手段をこの副戻し経路側に設けることもできる。粘着性付着物は熱媒体が循環を繰り返す間に徐々に堆積し、必ずしも循環の度毎に全ての熱媒体の付着物を除去する必要はないので、このように分岐する副戻し経路を設けて、この副戻し経路側で一部の熱媒体のみについて粘着性付着物を除去するようにしてもよい。
【００１２】
また、この発明は、粒状の熱媒体を高温排ガスの流通する上部熱交換室から、低温ガスの流通する下部熱交換室へと通して、これらの各熱交換室を流通するガスと熱交換させ、この熱交換した粒状の熱媒体を前記下部熱交換室から前記上部熱交換室へ戻し経路で循環させる熱交換装置において、前記戻し経路に分岐する副戻し経路を設け、この副戻し経路に前記熱媒体の洗浄手段を設けた構成も採用した。
【００１３】
前述したように、必ずしも循環の度毎に全ての熱媒体の付着物を除去する必要はないので、戻し経路から分岐する副戻し経路に、熱媒体の洗浄手段を設けることにより、この副戻し経路で一部の熱媒体についてのみ粘着性付着物を除去し、問題となる大きな熱ロスを伴うことなく、熱媒体の粘着性付着物を順次除去することができる。また、副戻し経路の洗浄手段は、一部の熱媒体のみを処理すればよいので、小型なものとすることができる。
【００１４】
前記副戻し経路の前記戻し経路からの分岐点に、前記熱媒体の篩手段を設け、この篩手段による篩下の熱媒体を前記戻し経路側に、篩上の熱媒体を前記副戻し経路側に送ることにより、粘着性付着物で凝集し、篩上に残る大きな凝集熱媒体を選択的に副戻し経路に送り、粘着性付着物の堆積が多い熱媒体から優先的に、効率よく付着物を除去することができる。
【００１５】
上述した各熱交換装置は、前記高温排ガスが溶融炉から排出されるものであり、前記付着物の主たる成分が金属塩化物であるものに好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５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、溶融炉（図示省略）からの高温排ガス１が流通する上部熱交換室２と、大気などの低温ガス３が流通する下部熱交換室４が上下に配置され、これらの熱交換室２、４が連通部５で連通されて、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の投入口９から上部熱交換室２の上部に投入される粒状の熱媒体１０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の底へと順次落下し、上部熱交換室２で通気口１１から排気口１２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で通気口１３から排気口１４へと流通する低温ガス３に回収した顕熱を放出して熱交換する。熱交換した熱媒体１０は、下部熱交換室４の底部に設けられた排出口１５から、戻し経路１６を通してホッパ８に戻され、循環使用される。
【００１７】
前記戻し経路１６には、排出口１５から排出される各熱媒体１０を投入し、熱媒体１０同士を擦り合わせる容器１７が設けられている。この容器１７内での擦り合わせにより、高温排ガス１に含まれる金属塩化物を主成分とする粘着性付着物で凝集した熱媒体１０が解砕されるとともに、熱媒体１０の表面に付着した粘着性付着物も剥離する。この容器１７で付着物を除去された熱媒体１０はエアリフタ１８に移送され、空気１９で戻し経路１６を上方のホッパ８へと戻し搬送される。また、剥離物は、熱媒体１０とともにエアリフタ１８で戻し経路１６を空気搬送されて、ホッパ８から上部熱交換室２に入るが、剥離物は軽いので熱交換済の高温排ガス１と一緒に排気口１２から排出され、排気経路に設けられたバグフィルタ（図示省略）で捕集される。
【００１８】
前記容器１７は、図２に示すように、回転駆動されるローラ２０に支持されて転動し、投入シュート２１から投入される各熱媒体１０を互いに擦り合わせる。この擦り合わせで付着物を除去された熱媒体１０は、排出口２２からオーバフローしてエアリフタ１８に移送される。なお、容器１７に多数の小孔を設けて剥離した付着物を排出したり、エアリフタ１８への移送路にスクリーンを設けて、剥離した付着物をこの移送路で排除したりすることもできる。
【００１９】
図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ前記容器１７の変形例を示す。図３（ａ）の容器１７ａは、ばね２３を介して基台２４に支持され、その底部に取り付けられた振動源２５により振動を付与される。上部の投入口２６ａから投入される熱媒体１０は、この振動で互いに擦り合わされ、付着物を除去されて排出口２２ａからオーバフローする。
【００２０】
図３（ｂ）の容器１７ｂは、攪拌羽根２７を有する水平な回転軸２８が内部に通され、投入口２６ｂから投入される熱媒体１０を攪拌羽根２７で攪拌することにより熱媒体１０同士を擦り合わせ、熱媒体１０の付着物を剥離させる。付着物を除去された熱媒体１０は排出口２２ｂからオーバフローする。また、この容器１７ｂには洗浄水の給水口２９と排水口３０が設けられており、攪拌で熱媒体１０から剥離した付着物を、洗浄水と一緒に排水口３０から排出するようになっている。また、金属塩化物は水溶性であり、剥離せずに熱媒体１０に付着している金属塩化物が洗浄により洗浄水に溶けだすので、その除去をより確実に行うことができる。なお、攪拌羽根２７の回転軸２８は垂直なものとしてもよい。
【００２１】
図４は、第２の実施形態を示す。この熱交換装置は、前記戻し経路１６の形態が第１の実施形態のものと異なる。この実施形態では、戻し経路１６から分岐する副戻し経路３１が設けられ、その分岐点に篩３２が設けられるとともに、副戻し経路３１に、第１の実施形態と同じ粘着性付着物を剥離させる容器１７が設けられている。容器１７で付着物を除去された熱媒体１０はエアリフタ３３に移送されて、空気１９で副戻し経路３１から上方のホッパ８へと戻し搬送される。その他の部分は、第１の実施形態と同じであるので、図１と同じ符号で表示した。
【００２２】
前記篩３２では、粘着性付着物で凝集し、篩上に残る大きな凝集熱媒体１０ａが副戻し経路３１側の容器１７に投入されて解砕され、篩下に落下する凝集していない熱媒体１０は戻し経路１６側のエアリフタ１８に移送され、ホッパ８へ戻し搬送される。
【００２３】
図５は、第３の実施形態を示す。この熱交換装置は、第２の実施形態のものと同様に、戻し経路１６から分岐する副戻し経路３１が設けられ、その分岐点に篩３２が設けられている。この実施形態では、副戻し経路３１に洗浄容器３４と乾燥容器３５とが順に設けられており、篩上に残る大きな凝集熱媒体１０ａが洗浄容器３４で洗浄水３６により洗浄されて粘着性付着物を除去され、さらに乾燥容器３５で乾燥空気３７により乾燥される。乾燥された熱媒体１０はエアリフタ３３に移送されて、副戻し経路３１からホッパ８へ戻し搬送される。なお、乾燥容器３５は省略してもよい。
【００２４】
上述した各実施形態では、顕熱を回収する高温排ガスを溶融炉から排出されるものとしたが、焼却炉等から排出される高温排ガスを使用することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の熱交換装置は、熱媒体を循環させる戻し経路に、熱媒体同士を容器内で擦り合わせる手段を設け、粘着性の高い金属塩化物の付着物で凝集した熱媒体を解砕するとともに、この解砕と熱媒体同士の擦り合わせで、粘着性付着物を熱媒体の表面から剥離させるようにしたので、熱ロスを伴うことなく熱媒体の粘着性付着物を効率よく除去することができる。
【００２６】
また、この発明の熱交換装置は、熱媒体を循環させる戻し経路に分岐する副戻し経路を設け、この副戻し経路に、熱媒体の洗浄手段を設けたので、この副戻し経路で一部の熱媒体についてのみ粘着性付着物を除去し、問題となる大きな熱ロスを伴うことなく、熱媒体の粘着性付着物を順次効率よく除去することができる。
【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面図
【図２】図１の戻し経路の容器を示す縦断面図
【図３】ａ、ｂは、それぞれ図２の容器の変形例を示す縦断面図
【図４】第２の実施形態の熱交換装置を示す概略縦断面図
【図５】第３の実施形態の熱交換装置を示す概略縦断面図
【符号の説明】
１  高温排ガス
２  熱交換室
３  低温ガス
４  熱交換室
５  連通部
６、７  トレイ
８  ホッパ
９  投入口
１０、１０ａ  熱媒体
１１  通気口
１２  排気口
１３  通気口
１４  排気口
１５  排出口
１６  戻し経路
１７、１７ａ、１７ｂ  容器
１８  エアリフタ
１９  空気
２０  ローラ
２１  シュート
２２、２２ａ、２２ｂ  排出口
２３  ばね
２４  基台
２５  振動源
２６ａ、２６ｂ  投入口
２７  攪拌羽根
２８  回転軸
２９  給水口
３０  排水口
３１  副戻し経路
３２  篩
３３  エアリフタ
３４  洗浄容器
３５  乾燥容器
３６  洗浄水
３７  乾燥空気
【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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